搜索:  
南开史林启、天工大马飞贺《Small Methods》:Holdase/Foldase模拟纳米分子伴侣改善基于抗体的癌症免疫疗法
2022-10-19  来源:高分子科技

  基于单克隆抗体(mAbs)的癌症免疫疗法,包括免疫检查点阻断(ICB)和免疫刺激疗法,是一种强大的癌症治疗策略。尽管取得了各种成功,但严重的副作用,如脱靶效应引起的一系列免疫相关不良事件(irAEs),酶降解引起的快速清除,以及免疫原性和与Fc-γ受体(FcγRs)的非特异性结合仍然是实现mAbs的全部潜力的巨大挑战。因此,各种纳米给药系统已经被研究来克服基于mAbs的癌症免疫疗法的局限性并提高其疗效,根据货物装载方法,这些纳米给药系统可分为两类,通过非共价相互作用装载mAbs的物理封装给药系统和通过共价化学键装载mAbs的化学结合给药系统。前者通常将mAbs装入纳米给药系统的内部空间,从而保护mAbs免受酶降解、非特异性结合和免疫毒性引起的脱靶效应。后者一般将mAbs负载在纳米粒子表面,可以时空传递多种类型的mAbs,实现多途径靶向。然而,在某种程度上,纳米粒子表面的暴露型mAbs也面临着与游离型mAbs相同的局限性。因此,迫切需要能够协同和时空传递多种类型的mAbs的纳米平台,同时能够克服游离型或暴露型mAbs的局限。受天然保持酶/折叠酶(holdase/foldase)分子伴侣的工作机制和功能的启发,他们注意到holdase的功能(屏蔽折叠蛋白的激活和降解)对于降低mAbs的免疫毒性和延长半衰期;foldase的功能(帮助非天然蛋白在适当的时间正确折叠)对于mAbs在体内的目标部位发挥作用是可取的。


  基于以上分析,南开大学史林启教授和天津工业大学马飞贺研究员团队在《Small Methods》期刊上发表了题为“Holdase/Foldase Mimetic Nanochaperone Improves Antibody-Based Cancer Immunotherapy的文章(DOI: 10.1002/smtd.202201051。该工作针对克服治疗性抗体的局限性,开发了一种合理设计的基于混合壳聚合物胶束(MSPM)的holdase/foldase模拟纳米分子伴侣(H/F-nChap),用于协同和时空传递抗CD16抗体(αCD16)和抗PDL1抗体(αPDL1以及雷西莫德(R848),以改善癌症免疫治疗(1)。αCD16αPDL1被连接到由H/F-nChap的疏水微域组成的pH响应性聚(β-氨基酸)(PAE)链的末端,以协同激活自然杀伤细胞(NK)细胞和阻断PD-1/PD-L1的免疫抑制途径。PAE链在生理条件下(pH = 7. 4塌缩并在胶束核心上形成疏水微域,这使得纳米分子伴侣呈现holdase活性(H-nChap),在正常组织和血液中隐藏和保护mAbs,从而避免酶降解、非特异性结合和脱靶效应引起的免疫毒性。一旦纳米分子伴侣到达肿瘤组织(pH = 6.5),PAE链就会变成亲水并伸展出来,使其呈现foldase活性(F-nChap),暴露mAbs并释放R848,从而促进NK细胞的激活阻断PD-1/PD-L1通路。此外,F-nChap可以增强NK细胞和肿瘤细胞之间的相互作用,从而大大提高抗肿瘤的功效。因此,H/F-nChap不仅延长了血循环,降低了mAbs的免疫毒性,而且还增强了基于mAbs的联合免疫疗法的疗效,为实现改善基于抗体的癌症免疫疗法提供了一个有希望的平台。


1. H/F-nChap改善基于抗体的癌症免疫疗法的示意图。


  研究人员首先以自组装的方法制备了H/F-nChap2a),在不同的pH条件下,PAE链的去质子化/质子化所引起的可逆的疏水/亲水转化使MSPM具有holdase/foldase般的活性。动态光散射(DLS和静态光散射(SLS)的测定证实了MSPMmAbs的隐藏/暴露效果2b, cELISA测定的不同条件下mAbsFc结构域的浓度,与蛋白酶KPK孵育后的降解情况,以及pH 7.4条件下抗原抗体亲和力的变化证明了H/F-nChapholdase活性,将mAbs隐藏在疏水性微域中能保护mAbs有效抑制mAbs的脱靶作用和被蛋白酶降解2d-f)。接下来,H/F-nChapfoldase作用通过测量在pH 6.5时抗原抗体亲和力,共聚焦显微镜和流式细胞仪分析进行研究,结果证明H/F-nChap可以响应pH值的变化而mAbs暴露从而恢复mAbs的抗原结合活性g-j)。


  体内结果证明H/F-nChap改善了mAbs的药代动力学并降低了免疫毒性(3b)。使用B16F10肿瘤携带的小鼠模型进一步评估体内抗肿瘤免疫功效,显示双特异性H/F-nChapR848@Bi-MSPM)具有最好的肿瘤抑制效果,证实了时空调节NK细胞和肿瘤细胞之间相互作用的重要性,R848@Bi-MSPM可以有效地促进NK细胞和肿瘤细胞在体内的接触,同时保持亲本R848αCD16αPDL1的免疫调节特性3a ,c, d)。接下来,通过评估不同组别处理的小鼠肿瘤的免疫炎性微环境研究了双特异性H/F-nChap增强抗肿瘤免疫活性的机制。结果证明R848@BiMSPM治疗的小鼠检测到最高水平的肿瘤浸润性NK细胞CD49+)以及增加了NK细胞表面激活受体CD107aCD226的表达(3e-g)。高效的NK细胞激活和促炎细胞因子水平的提高可以进一步激活下游的适应性免疫系统,因此检测肿瘤浸润淋巴细胞中T细胞群增殖结果发现R848@BiMSPM治疗的小鼠的肿瘤组织中CD8+ T细胞和CD4+ T细胞的百分比明显增加(3h, i)。这些结果表明,H/F-nChap平台可以有效地结合NK细胞的激活和ICB,并促进NK细胞对肿瘤细胞的攻击,以及激活后续的适应性免疫,从而提高基于抗体的癌症免疫治疗。


图2. H/F-nChap在体外对mAbs的隐藏和暴露作用。


3. H/F-nChap的体内药代动力学和抗肿瘤效率分析。


  论文的第一作者为南开大学化学学院的博士研究生张泳欣。南开大学化学学院史林启教授和天津工业大学材料科学与工程学院马飞贺研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持。


  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202201051

版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
】【打印】【关闭

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯
更多>>科教新闻