将临床前水凝胶平台转化为用于递送靶向低剂量抗CTLA-4的人类治疗剂

《Gels》：Translating a Preclinical Hydrogel Platform into a Human Therapeutic for Delivering Targeted Low-Dose Anti-CTLA-4

　　

系统性给药靶向免疫检查点抑制途径的抗体是一种高效的癌症免疫治疗方法，但全身毒性可能限制临床实用性。在临床前试验中，肿瘤周围注射低剂量水凝胶包裹的细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）抗体，被证明能选择性地激活肿瘤引流淋巴结中的T细胞，诱导细胞毒性T细胞浸润肿瘤，并导致肿瘤消退、保护性免疫和长期生存。与系统治疗相比，全身暴露或自身免疫毒性风险有限。当前研究专注于将该平台转化为生物相容性的人类治疗剂。水凝胶基质使用低分子量透明质酸重新配制。加入了重组人透明质酸酶（rHuPH20）以促进淋巴结靶向和自我吸收特性。配方优化在中性pH下操作，并具有允许5-10分钟给药窗口的凝胶化动力学。评估了性能特征，包括在拟定治疗剂量（1-15 mg/mL）下封装人免疫球蛋白G（IgG）或伊匹木单抗（ipilimumab）抗体的能力，rHuPH20和抗体对流变学性质及三维微结构的影响，以及体外和体内的有效载荷递送曲线。结果证实了该独特水凝胶平台适用于人体测试的潜力。

免疫检查点抑制剂（ICIs）通过阻断CTLA-4等通路激活抗肿瘤免疫，但全身给药常引发免疫相关不良事件（irAEs），限制临床疗效。临床前研究表明，肿瘤周围注射低剂量水凝胶包裹的抗CTLA-4抗体，能选择性地作用于肿瘤引流淋巴结（TDLN），减少全身暴露并增强抗肿瘤反应。为将该平台转化为适用于人体的治疗剂，研究人员对水凝胶配方进行临床级改造，并系统评估其性能。研究发表在《Gels》。

研究人员主要采用流变学分析（测量剪切存储模量G^′）、冷冻扫描电镜（Cryo-SEM）观察三维结构、体外抗体释放曲线（酶联免疫吸附试验ELISA）以及体内药代动力学（PK）研究。动物模型使用免疫缺陷的NSG小鼠（NOD.Cg-Prkdc^scidIl2rg^tm1Wjl/SzJ品系，缺乏异种移植免疫应答能力），来源于杰克逊实验室，饲养于加州大学洛杉矶分校（UCLA）CFAR人源化小鼠核心设施。

**2.1. 向临床级水凝胶组分的转化**
研究人员将临床前使用的科研级硫醇化羧甲基透明质酸（HA）替换为低分子量（100 kDa）纯化HA，并用重组人透明质酸酶（rHuPH20）替代牛源透明质酸酶，以确保生物相容性与符合现行良好生产规范。通过迭代优化70余种配方，确定最终组分：HA终浓度1.2% w/v，聚乙二醇二丙烯酸酯（PEG-DA）终浓度1.0% w/v，抗体浓度1-15 mg/mL，rHuPH20浓度0-6640 IU/mL。该配方可在中性pH下操作，凝胶化时间为5-10分钟。

**2.2. 凝胶化与流变学性质**
通过流变仪监测G^′随时间变化，发现不含rHuPH20时，60分钟后G^′达3190±125 Pa；加入rHuPH20（1660 IU/mL）后，G^′降至1625±75 Pa，且6小时后进一步降至944±84 Pa，表明rHuPH20使基质软化并逐渐降解。抗体浓度在1-15 mg/mL范围内不影响凝胶化动力学。

**2.3. 冷冻扫描电镜（Cryo-SEM）分析水凝胶结构**
Cryo-SEM显示不含rHuPH20的水凝胶在60分钟时呈现异质性多孔结构，平均孔径1.05±0.70 μm，孔壁由纳米级微孔（平均118±51 nm）构成。加入rHuPH20后6小时，孔径增大至3.73±1.57 μm，微孔直径增至279±189 nm，表明酶解导致结构破坏，利于抗体释放。

**2.4. 装载与释放人IgG的能力**
体外释放实验表明，伊匹木单抗（1 mg/mL）在4小时内呈现35-50%的初始突释，5天内释放约98%。rHuPH20在1600-6640 IU/mL范围内对总释放量无显著影响，但促进24-48小时的部分释放。不同人IgG浓度（1-15 mg/mL）的释放曲线相似，表明配方稳定。

**2.5. 体内动物模型中伊匹木单抗的血清暴露**
NSG小鼠皮下注射低剂量水凝胶包裹的伊匹木单抗（0.15 mg）后，峰值血清浓度（30.9 ng/mL）较腹腔注射高剂量（1.5 mg，峰值876.2 ng/mL）低24倍；7天曲线下面积（AUC）降低约50倍。含rHuPH20的水凝胶早期血清暴露略高，但总AUC无显著差异。7天后回收的水凝胶在含rHuPH20时更软、不规则且混浊，而无rHuPH20的水凝胶保持坚硬透明。

**讨论与结论**
研究人员总结，该研究成功将临床前水凝胶抗CTLA-4平台转化为临床级配方。通过使用低分子量HA和rHuPH20，实现了适中刚度（G^′约1.6 kPa，与软组织相容）、5-10分钟操作窗口、自降解特性以及可控抗体释放。rHuPH20在促进淋巴结靶向的同时，使基质逐渐软化并加速释放，Cryo-SEM证实了其结构破坏作用。体内PK表明，低剂量水凝胶给药显著降低全身暴露，与之前动物实验的毒性降低趋势一致。结论部分翻译如下：靶向抗CTLA-4治疗剂的开发，若能在激活肿瘤特异性免疫的同时避免全身irAEs，将显著提升ICI疗法的耐受性和应用范围。本工作通过调整配方组成，验证了该平台在流变学、微结构、抗体释放及体内药代动力学方面满足临床转化需求，为后续人体试验奠定了基础。