P-Pev:基于肿瘤细胞外囊泡改造的个性化治疗性肿瘤疫苗,开启癌症治疗新征程

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biomaterials 12.8

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  肿瘤个性化治疗性疫苗临床应用面临挑战,研究人员开展基于肿瘤细胞外囊泡(TEVs)制备个性化疫苗的研究。他们制备出 P-Pev,发现其能逆转 TEVs 的免疫抑制,增强抗肿瘤效果,为个性化肿瘤疫苗制备提供新策略。

  在癌症治疗领域,个性化治疗性肿瘤疫苗一直被寄予厚望,它能根据癌症患者的个体需求激发多样化的抗肿瘤 T 细胞反应。然而,现实却给这一充满前景的治疗手段泼了冷水。肿瘤突变速度极快,使得快速识别免疫原性新抗原困难重重。尽管下一代测序和全基因组映射技术有所发展,可预测新抗原,但个性化疫苗的临床疗效仍受诸多因素制约,比如操作繁琐、预测新表位的算法准确性欠佳等。
肿瘤来源的细胞外囊泡(TEVs),包括微囊泡、外泌体和凋亡小体,几乎由所有类型的细胞释放。TEVs 携带多种新抗原,被视为潜在的抗肿瘤 “无细胞” 疫苗,其负载的树突状细胞(DCs)有望成为有效的肿瘤疫苗,能在体内诱导 CD8? T 细胞依赖的交叉保护,对抗多种免疫原性差的肿瘤。但理想很丰满,现实很骨感。TEVs 存在免疫抑制作用,会损害 DC 功能、诱导 T 细胞凋亡或抑制效应 T 细胞活性,而且 DCs 对其交叉呈递效率不足,限制了它在临床中的应用。

为了突破这些困境,中国科学院生物物理研究所的研究人员展开了深入研究。他们制备了一种新型肿瘤个性化疫苗 P-Pev,它是基于聚合物表面活性剂聚乙二醇 - 磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)和佐剂单磷酰脂质 A(MPLA)对 TEVs 进行改造而成。研究结果令人振奋,P-Pev 成功克服了 TEVs 的诸多缺点,展现出强大的抗肿瘤能力,这一成果发表在《Biomaterials》上,为癌症治疗带来了新的希望。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。在样本处理方面,从多种小鼠肿瘤细胞系获取细胞外囊泡(TEVs),并对其进行纯化。通过冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM)和动态光散射(DLS)技术对 TEVs 及改造后的产物进行结构和大小表征。利用流式细胞术检测细胞增殖、细胞表面分子表达等情况,借助酶联免疫斑点试验(ELISPOT)分析抗原特异性 CTL 反应,还采用免疫印迹(Western blot)检测蛋白表达。

2.1 PEG-PE 以独特方式将 TEVs 转化为胶束样复合物(MLCs)


研究人员发现,源自小鼠结肠癌细胞(MC38)的 TEVs 虽携带多种亲本抗原(约 73%),包括新抗原,但在同基因 MC38 模型和小鼠黑色素瘤(B16-F10)模型中,却无法有效延缓肿瘤生长或延长小鼠生存期。进一步研究发现,TEVs 会抑制 DCs 刺激 CD8? T 细胞增殖的能力,即便添加 MPLA 也无明显改善,这表明 TEVs 存在免疫抑制作用。

PEG-PE 与 TEVs 混合后,能将 TEVs 的囊泡结构转化为胶束样结构,粒径显著减小。相比之下,其他表面活性剂如十二烷基硫酸钠(SDS)、Triton X-100 和 Tween 80,对 TEVs 结构的影响各不相同。而且,PEG-PE 对 DC 细胞的细胞毒性较低。

2.2 P-Pev 在体外和体内均逆转了 TEVs 诱导的免疫抑制


将 MPLA 掺入 PEG-PE 形成的胶束样复合物中构建 P-Pev 后,其能完全逆转 TEVs 对 DCs 的免疫抑制作用,显著促进 OT1 CD8? T 细胞增殖,提升 BMDCs 的成熟度和活性,增加促炎细胞因子的分泌和 IFN-β1 转录。

P-Pev 还能阻断 TEVs 表面的 PD-L1 与 T 细胞表面 PD-1 的相互作用,防止 TEVs 抑制 CD8? T 细胞增殖,降低 PD-1-Y248 的磷酸化水平。在小鼠被动肺转移模型中,P-Pev 能有效阻止 TEVs 介导的肺转移。

2.3 P-Pev 增强了 TEVs 抗原的交叉呈递和 CTLs 的产生


PEG-PE 处理后的 TEVs 在细胞内的定位与未处理的 TEVs 不同,更多地出现在内质网(ER),而非溶酶体,这表明其抗原呈递途径发生改变。P-Pev 能促进 OVA 抗原的交叉呈递,引发更强的 OVA 特异性 CD8? T 细胞反应。同时,P-Pev 还能成功引发内源性新抗原特异性 CTL 反应,在多种小鼠肿瘤模型中均得到验证。

2.4 P-PEV 在体内发挥免疫刺激功能并引发新抗原特异性抗体


接种 P-Pev 的小鼠淋巴结中,DCs 上的 CD80 和 CD86 表达增加,CD8? T 细胞的活力和杀伤活性增强。而且,P-Pev 免疫小鼠血清中的新抗原特异性抗体显著增加,还产生了抗 PD-L1 IgG 抗体,这表明 P-Pev 可激活 B 细胞,诱导体液免疫反应。

2.5 P-Pev 诱导强大的抗肿瘤效应并改善肿瘤免疫微环境


在多种小鼠肿瘤模型中,P-Pev 均能有效抑制肿瘤生长,延长荷瘤小鼠生存期。对 B16-F10 肿瘤模型进行免疫分型分析发现,P-Pev 可增加肿瘤浸润免疫细胞的比例,包括 CD45?免疫细胞、CD8? T 淋巴细胞和 CD11c? DCs,同时增强 CD8? T 细胞的杀伤能力,改善肿瘤免疫微环境。

2.6 P-Pev 提高了抗 PD-1 单抗治疗的疗效


利用高突变的小鼠结肠癌模型(MC38)研究发现,由自体肿瘤制备的 P-Pev(P-Pev(autologous tumor))比由原始细胞系制备的 P-Pev(P-Pev(cell line))对肿瘤生长的抑制效果更好,这证明 P-Pev 策略适用于制备个性化治疗性肿瘤疫苗,且制备时间大幅缩短。将 P-Pev(autologous tumor)与 PD-1 单抗联合使用,在突变肿瘤模型中展现出比单一疗法更强的抗肿瘤效果。

在讨论部分,研究人员指出,TEVs 虽含新抗原,但因其免疫抑制作用和抗原呈递缺陷,无法有效抑制肿瘤生长。PEG-PE 成功将 TEVs 转化为胶束样复合物,实现抗原的胞质递送和 MHC-I 复合物呈递,且比其他表面活性剂更具优势。P-Pev 能显著诱导新抗原特异性 CTLs,联合免疫检查点阻断(ICB)可进一步提高抗肿瘤效果。肿瘤来源的细胞外囊泡为个性化疫苗开发提供了更具成本效益的来源,克服其局限性有助于推动个性化治疗性肿瘤疫苗的发展,提升癌症治疗的效果和可及性。

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