纳米技术在癌症免疫治疗上的应用
生物探索 · 2018/12/14
纳米技术指的是纳米空间尺度水平操纵原子和分子,对物质和材料进行加工处理的技术。近日我国有研究者开发了一种新型的癌症免疫治疗策略,通过在癌症动物模型的肿瘤切除部位喷洒喷雾,快速形成了凝胶,并在其中包埋纳米颗粒缓释抗体药物。研究结果发现在癌症动

纳米技术指的是纳米空间尺度水平操纵原子和分子,对物质和材料进行加工处理的技术。近日我国有研究者开发了一种新型的癌症免疫治疗策略,通过在癌症动物模型的肿瘤切除部位喷洒喷雾,快速形成了凝胶,并在其中包埋纳米颗粒缓释抗体药物。研究结果发现在癌症动物模型上这种喷剂能够靶向手术后的残余癌细胞,显著抑制癌症复发和潜在的转移。

癌症是人类面临的重大健康问题,目前癌症的临床治疗主要是通过手术、放疗和化疗等方法。继手术、化疗和放疗后,免疫疗法已成为癌症治疗的一种主要治疗方式,免疫治疗是一种通过增强免疫应答反应,或解除免疫抑制作用来治疗癌症的方法。小鼠肿瘤模型是研究与评估肿瘤免疫治疗的常用模型,美迪西根据客户的需求提供各种有效的动物模型,用来检测药物的有效性。实验动物有非人类灵长动物、狗、小鼠、大鼠、家兔、豚鼠、裸鼠等各种种类,并建立了多个有效动物肿瘤模型,经过多方验证和长期实践考验。

利用纳米技术能够防止抗原、免疫刺激分子等降解,提高免疫刺激分子等药物在肿瘤部位的富集,改善其生物分布和释放动力学;同时使其靶向作用于肿瘤微环境内的基质细胞、肿瘤细胞和免疫细胞,进行局部免疫调节,从而更有效地治疗癌症和预防全身免疫毒性。之前我国有研究人员开发了一种细胞膜免疫治疗策略,它能够通过自然杀伤(NK)细胞膜伪装纳米颗粒(NK-NPs)来消除原发性肿瘤并抑制远处肿瘤生长,这种细胞膜免疫治疗法为肿瘤免疫治疗提供了新的方法和策略。

最近加州大学洛杉矶分校(UCLA)华人学者顾臻教授与其团队研发出了纳米喷胶,将抗体装进纳米颗粒中,再采用喷雾的形式,局部施加到手术部位。研究人员通过小鼠肿瘤模型测试了这种喷雾凝胶的效果。在接受了手术切除的晚期黑色素瘤小鼠肿瘤模型中,术后用凝胶做了处理的小鼠,有半数没有再检测到残余的肿瘤细胞。这显著提高了对肿瘤再生的控制,这些小鼠的术后生存时间也至少达到60天。

对于不少癌症患者来说,肿瘤切除手术是必要且有效的治疗方法。虽然近些年来手术技术得到不断改善,术后难免存在残余的癌细胞,有些癌细胞甚至还会进入外周血液循环。因此,接受手术治疗的患者,术后复发常有发生。而据统计,大约九成癌症患者最后是因为肿瘤复发或癌症转移而死亡,因此寻找抑制肿瘤复发或者癌症转移的药物至关重要。纳米离子表面具有高度的可修饰性,使用纳米离子靶向输药将大大改进对肿瘤及其他疾病的治疗手段。

研究人员们指出,免疫系统之所以难把癌细胞赶尽杀绝,一大原因在于很多癌细胞表面,都高水平表达一种叫作CD47的分子。这种整合素相关蛋白令癌细胞仿佛贴上免死金牌,向巨噬细胞打出“别吃我”的信号,从而逃过一死。好在自从癌细胞的这套策反攻略被科学家揭发以后,人们已经找到几种可以阻断CD47的特异性抗体,也让CD47成为富有潜力的癌症治疗靶点。顾臻教授的研究团队就是利用这类抗体来对付术后肿瘤余孽,让免疫系统认清它们的真面目,将之清除。

但是,CD47并非癌细胞的专属。事实上,人体内数量最多、新旧更替最快的一类细胞——红细胞表面,CD47就起了重要的作用。它能保证衰老红细胞被免疫系统清除、同时年轻红细胞不被误伤。因此,如果全身用药阻断CD47,杀敌的同时就容易自损,有引起贫血等问题的风险。

为了把药物较精准地递送到肿瘤切除部位,致力于开发新型药物递送系统的顾臻团队设计了一种精巧的方式。他们先把这些抗体装进纳米颗粒中,再采用喷雾的形式,局部施加到手术部位。通过一个双储液喷雾器,喷雾溶液中的纤维蛋白原和凝血酶一经混合,会迅速在伤口处形成凝胶状的纤维蛋白,有助于止血并促进伤口愈合。与此同时,喷雾里的纳米颗粒也会一步到位凝固在凝胶内,直接作用于伤口。研究人员们制造的这些纳米颗粒,所选用的材料是碳酸钙。在呈现微酸性的伤口及肿瘤微环境里,这些颗粒可以被逐渐溶解,释放其中的抗CD47药物。

研究人员表示这种纳米颗粒载体本身还能带来一定的治疗优势。当伤口及潜在肿瘤微酸环境被碳酸钙“中和”后,“还可以增强巨噬细胞的活性,加强它们清除体内异物的能力。后来在小鼠肿瘤模型上进行测试,发现切除肿瘤并在术后用凝胶做了处理的小鼠有半数没有再检测到残余的肿瘤细胞。这显著提高了对肿瘤再生的控制,这些小鼠的术后生存时间也至少达到60天。

而且这种喷雾凝胶不仅在切除肿瘤的部位严防死守,抑制复发,还能抑制肿瘤在体内其他部位的发展。在模拟癌症转移的小鼠肿瘤模型中,手术局部施加喷雾凝胶后,远端的肿瘤生长也得到了抑制。他们发现免疫系统中的T细胞也会被这种治疗性凝胶激活,一起调动起来,攻击潜在的癌细胞。

下一步,研究团队将继续通过动物实验摸索这种喷剂的最佳剂量、纳米颗粒的最佳组合和理想的施加频率等,为潜在应用于临床做好准备。

 


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