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苏州大学汪超官网课题组:生理信号触发形成的红细胞凝胶用于肿瘤光消融和增强癌症免疫治疗
十博21-02-25  来源:十博科技

  癌症仍然威胁着人类的健康,近年来肿瘤免疫治疗得到了广泛的关注。这种疗法通过刺激宿主免疫系统来对抗癌症,恢复抗肿瘤免疫功能。然而低反应率和副作用等限制了其进一步广泛应用。生物材料特别是水凝胶材料在增效肿瘤免疫治疗发面有着巨大的潜力。


  近日,苏州大学汪超官网团队利用生理学触发形成的红细胞凝胶用于癌症的光免疫治疗。研究者发现皮下注射红细胞后可在短时间内由血小板、凝血酶等生理信号触发形成红细胞凝胶。此外,作者意外的发现,由于红细胞凝胶的深红色特点,红细胞凝胶可在近红外光照下升温。因此作者将免疫佐剂咪喹莫特(R837)与红细胞通过疏水相互作用装载到红细胞磷脂双层膜中,通过瘤内注射,利用808nm近红外光进行治疗。


  首先作者利用扫描电镜及凝胶的流变性能证明了红细胞凝胶在体内的形成,其次利用共聚焦结果证实了红细胞凝胶的形成是由于体内血小板、凝血酶等生理信号的触发。通过光热后淋巴结处荧光信号增强,表明局部注射后光照促使十博释放,迁移至肿瘤附近的引流淋巴结。淋巴结的免疫细胞流式分析结果表明激光治疗促进了R837释放到附近的淋巴结,并诱导大量免疫细胞特别是抗原呈递细胞的激活。


图1: a)红细胞凝胶联合免疫佐剂R837的光免疫治疗获得全身治疗应答的机制, b)注射前流动态的红细胞, c)皮下注射红细胞前后, d)5分钟后红细胞凝胶在皮肤下形成, e)红细胞及红细胞凝胶的扫描电镜图像, f)红细胞及红细胞凝胶的弹性(G’)模和粘性(G”)模的应变和频谱, g)红细胞及红细胞凝胶的共聚焦荧光图像。


图2:a)皮下注射的红细胞在近红外激光照射方案说明, b) 注射PBS或红细胞的小鼠在808 nm激光照射下的热成像图, c)150 μL PBS和红细胞在不同激光强度下的升温曲线, d)不同温度下红细胞凝胶中的十博释放, e)红细胞和红细胞(L+)共聚焦荧光图像, f)淋巴结荧光成像, g)荧光染料对应的定量平均荧光强度(MFI)在淋巴结中的表达, h)淋巴结中DiD阳性细胞的百分比, i)淋巴结共聚焦荧光图像, j)淋巴结中巨噬细胞的百分比, k-l)R837@RBCs或R837@RBCs (L+)处理后后巨噬细胞的表达, m)淋巴结中树突状细胞的百分比, n-o)R837@RBCs或R837@RBCs (L+)处理后树突状细胞的表达。


  在皮下结肠癌模型中证实了R837@RBCs结合光热治疗具有明显的抗肿瘤效果,小鼠血清中TNF-α和IFN-γ的浓度显著升高,此外,该实验组的小鼠中,CD8+和CD4+ T细胞的比例和数量也明显增加。为了进一步研究免疫反应的特异性、功能性和持久性,第44天在所有存活的小鼠另一边再次接种同源CT26癌细胞。结果清楚地证明了免疫佐剂R837在小鼠中产生的长期免疫记忆效应可以保护肿瘤的复发。流式结果和Elisa结果表明成功激活抗肿瘤免疫记忆反应,有效预防肿瘤复发。此外,R837@RBCs结合光热治疗也能预防远端肿瘤的生长。


图3:a) R837@RBC结合 PTT抑制肿瘤生长治疗示意图, b)单个肿瘤生长动力学, c)不同治疗后各组平均肿瘤生长曲线, d)对照组和治疗组小鼠体重测定, e)不同处理的生存曲线, f-g)不同处理后第7天分离的小鼠血清细胞因子水平, h)肿瘤浸润T细胞的代表性流式细胞术分析, i)肿瘤中CD4+ T细胞百分比的定量, j)肿瘤中CD8+ T细胞百分比的定量, k-l)肿瘤浸润T细胞CD4+占CD45+ T细胞的比例,CD8+占CD45+ T细胞的比例。


图4:a-b)第一次切除肿瘤后74天再接种的肿瘤生长曲线和存活率, c)具有代表性的流式细胞术分析和定量分析, d)Tcm和Tem在脾脏中的百分比, e-g)在体外加入肿瘤裂解液(抗原)再刺激脾细胞后TNF-α,IL-2, IFN-γ的分泌水平, h)接种CT26的小鼠再挑战4T1, i)肿瘤生长曲线和j)再挑战肿瘤生存率。


  相关成果以”Physiologically Triggered Injectable Red Blood Cell-Based Gel for Tumor Photoablation and Enhanced Cancer Immunotherapy”为题发表在Biomaterials上。论文的第一作者为苏州大学功能纳米与软物质研究院硕士研究生费姿颖,通讯作者为苏州大学汪超官网,共同通讯作者为东京工业大学Atsushi Maruyama官网与苏州大学功能纳米与软物质研究院范亲博士


  原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961221000764

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