近年來，能夠產(chǎn)生或遞送腫瘤抗原并高效激活患者先天免疫系統(tǒng)的治療性腫瘤疫苗在癌癥治療方面展現(xiàn)出巨大的潛力，包括腫瘤細胞來源疫苗、樹突細胞疫苗、多肽疫苗、以及mRNA疫苗等。然而上述疫苗受到抗原負載量低、免疫激活不足、腫瘤內(nèi)免疫耐受等限制，導致其臨床應用仍具挑戰(zhàn)。將腫瘤疫苗和免疫檢查點抑制劑聯(lián)合應用雖可以提高治療效果，但由于制備過程復雜、成本高昂、耗時耗力、特異性不足等問題，臨床聯(lián)合應用仍存在諸多限制。
基于此，上海交通大學張川教授和上海交通大學醫(yī)學院附屬第六人民醫(yī)院郭園園助理研究員團隊開發(fā)了一種多功能可注射核酸水凝膠作為原位腫瘤疫苗，用于抗腫瘤免疫治療研究。該核酸水凝膠以硫代核酸分子作為載體材料，通過共價偶聯(lián)和非共價自組裝相結合的方式負載三大功能組分：免疫原性細胞死亡誘導劑SN38、免疫激動劑CpG序列、以及免疫檢查抑制劑PD-L1 siRNA（siPD-L1），以實現(xiàn)聯(lián)合抗腫瘤免疫治療。核酸水凝膠制備過程和作用原理如下圖所示，首先將能夠誘導腫瘤細胞免疫原性死亡的疏水性化療藥物SN38通過硫代磷酸酯功能基團定點接枝于核酸骨架上，這種方式不僅顯著提高了SN38的水溶性，還能保證核酸序列的分子識別功能不受影響，進而能夠通過序列設計自組裝形成負載SN38的Y-型組裝模塊（Y-motif）。而CpG序列則直接設計在Y-motif一條組分核酸序列的末端，通過堿基互補配對組裝后得到含有SN38和CpG雙功能組分的Y-motif（SN38, CpG-Y-motif）結構單元。有趣的是，所制備的Y-motif每個分支都含有一個粘性末端結構。進一步地，研究團隊通過在siPD-L1功能RNA序列兩端設計與上述粘性末端互補的核酸序列作為交聯(lián)分子，在緩沖溶液中通過和SN38,CpG-Y-motif簡單混合即可制備同時負載SN38、CpG、siPD-L1的三合一可注射核酸水凝膠，制備過程簡單高效，不需要復雜的制備步驟。
由于負載了高效的抗腫瘤藥物SN38，在腫瘤原位接種后，所制備的三合一核酸水凝膠可直接對腫瘤細胞進行殺傷，腫瘤組織免疫組化分析結果表現(xiàn)出顯著的免疫原性死亡特征，表明腫瘤細胞可原位轉(zhuǎn)化為特異性腫瘤相關抗原，實現(xiàn)腫瘤組織原位疫苗化。同時，所負載的CpG免疫激動劑則可誘導機體產(chǎn)生強烈的免疫效應，血清中炎癥因子表達量顯著增高。激發(fā)免疫后，研究團隊證實腫瘤周圍淋巴組織中樹突狀細胞熟化程度顯著提高，抗原加工與呈遞效率增加，表現(xiàn)為腫瘤浸潤性細胞毒性T細胞含量增加。此外，由于負載了靶向PD-L1的siRNA，該核酸水凝膠還能夠有效敲低腫瘤細胞表面免疫檢查點PD-L1的表達，逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境，促進活化免疫細胞發(fā)揮腫瘤殺傷作用。以上三者協(xié)同作用，產(chǎn)生最強的抗腫瘤免疫治療效果。 最終，作者利用B16F10雙側腫瘤模型評估該核酸凝膠疫苗的體內(nèi)抗腫瘤藥效。結果表明，在初級瘤中接種三合一核酸水凝膠后，可原位殺傷腫瘤細胞并將其疫苗化，不僅顯著抑制初級腫瘤生長，所產(chǎn)生的免疫效應還能顯著抑制遠端瘤生長。 本報道中，所制備的三合一多功能可注射核酸凝膠不僅制備方法簡單高效，還可發(fā)揮良好的協(xié)同癌癥免疫治療效果，為all-in-one原位癌癥疫苗的開發(fā)提供了一種新的策略。 論文信息 In Situ Vaccination with An Injectable Nucleic Acid Hydrogel for Synergistic Cancer Immunotherapy Fujun Wang, Miao Xie, Yangyang Huang, Yuhe Liu, Xinlong Liu, Dr. Lijuan Zhu, Prof. Xinyuan Zhu, Dr. Yuanyuan Guo, Prof. Chuan Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202315282
