【纳米】Angew Hot Paper：川大郭俊凌/港中大Wood Yee Chan开发金属多酚包裹的全细胞疫苗用于肿瘤免疫治疗- 大数跨境

【纳米】Angew Hot Paper：川大郭俊凌/港中大Wood Yee Chan开发金属多酚包裹的全细胞疫苗用于肿瘤免疫治疗

X-MOL资讯

2024-03-08

导读：郭俊凌教授团队开发了一种由金属多酚纳米涂层包裹肿瘤细胞的策略，并进一步用细菌脂多糖（LPS）进行表面修饰作为疫苗佐剂，构建了全细胞疫苗，称为LMP vaccine

肿瘤疫苗是一种具有前景的免疫治疗方式，通过利用机体的免疫系统来引发特异性的抗肿瘤免疫应答，实现对肿瘤生长和转移的抑制。肿瘤疫苗的有效性依赖于有足够多数量的肿瘤抗原对先天免疫系统进行刺激，并且能够实现抗原交叉呈递和T细胞免疫激活。然而，现阶段开发的大部分肿瘤疫苗并未包含完整抗原信息，影响了疫苗的临床疗效和阻碍了应用拓展。为了避免由缺乏足够数量的肿瘤抗原而导致的免疫刺激不足，而引起的免疫逃逸等问题，开发自体肿瘤细胞，且保留完整的特异性肿瘤相关抗原成为个性化疫苗的关键。但是，目前报道的肿瘤疫苗及其制备方法难以实现保留完整肿瘤抗原并且有效引发抗肿瘤免疫反应。

四川大学郭俊凌教授团队主要围绕植物多酚在基础科学和前沿应用领域开展研究。自2014年与Frank Caruso教授共同定义了由18种金属离子构建的金属多酚网络材料系统（MPN，Angew. Chem. 2014，论文引用900余次），该团队深入研究植物多酚独特的界面相互作用，发展了面向跨领域应用的植物多酚基功能材料体系（Science 2018, Sci. Adv. 2021; Nat. Nanotechnol. 2016, Nat. Commun. 2022; Matter 2023; Angew. Chem. 2014, Angew. Chem. 2019, Angew. Chem. 2023, Angew. Chem. 2024; Adv. Mater. 2013, Adv. Mater. 2020; Adv. Mater. 2023; Appl. Phys. Rev. 2022; Chem. Soc. Rev. 2022; Energy Environ. Sci. 2019; EES Catalysis 2024; Environ. Sci. Technol. 2023; ACS Nano 2023; Chem. Mater. 2023等）。

近日，郭俊凌教授团队开发了一种由金属多酚纳米涂层包裹肿瘤细胞的策略，并进一步用细菌脂多糖（LPS）进行表面修饰作为疫苗佐剂，构建了全细胞疫苗，称为LMP vaccine（图1）。研究构建了植物多酚单细胞涂层，保存了被包裹肿瘤细胞所有的新癌抗原。在被树突状细胞摄取后，LMP vaccine在树突状细胞内部释放锰离子和肿瘤抗原组分刺激先天免疫通路STING，与肿瘤抗原协同促进了树突状细胞的成熟，并进一步将肿瘤抗原信号呈递给T细胞，从而实现了增强的抗肿瘤免疫反应，抑制了肿瘤的生长。该研究成果发表于国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition，并被选为“Hot Paper”，文章的通讯作者为郭俊凌教授和何云翔副研究员（专职科研），第一作者为四川大学2020级硕士研究生和向莲。香港中文大学生物医学学院副院长、逸夫书院董事Wood Yee Chan教授对该研究提出了宝贵建议。

图1. LMP vaccine的构建及其引发的抗肿瘤免疫反应

在这项研究中，该团队首先在肿瘤细胞（B16F10细胞）表面基于非共价键形成单宁酸和锰离子组成的纳米涂层，进一步用LPS进行表面修饰后，制备了LMP vaccine。与原始肿瘤细胞相比，LMP vaccine表面粗糙度增加但保持了完整的细胞结构（图2a-c）。单宁酸与生物分子（蛋白质、核酸等）的多种相互作用力使得形成的纳米涂层可以粘附肿瘤相关抗原，避免了被包裹的肿瘤细胞在受到破坏时肿瘤抗原的流失（图2d-e），使LMP vaccine中包含全部的肿瘤相关抗原信息。

图2. LMP vaccine的表征以及锰单宁酸纳米涂层对肿瘤抗原的作用

抗原呈递细胞对抗原的摄取是肿瘤疫苗引起抗肿瘤特异性免疫反应的第一步，同时，抗原呈递细胞对抗原的摄取程度是评价疫苗疗效的重要指标。在LMP vaccine中，LPS的表面修饰促进了树突状细胞对LMP vaccine的摄取（图3a-c）。随后，LMP vaccine中的细胞组分和锰离子可以激活树突状细胞内部的STING信号通路（图3d-f），从而使树突状细胞释放一型干扰素，进一步促进了树突状细胞的成熟。

图3. 树突状细胞对LMP vaccine的摄取及STING通路的激活

最后，该研究通过黑色素肿瘤模型小鼠验证了LMP vaccine的肿瘤抑制效果（图4a）。结果显示，LMP vaccine可以抑制原发性肿瘤的生长和转移（图4b-c）。通过使小鼠体内的树突状细胞成熟比例增加，从而进一步激活肿瘤特异性T细胞来抑制肿瘤生长。LMP vaccine的这一肿瘤免疫抑制效果促进了其在与免疫检查点阻断疗法（anti-PD-L1）联合后，在小鼠模型显示了协同的肿瘤抑制效果。

图4. LMP vaccine在小鼠体内的肿瘤抑制效果

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Metal–Phenolic Nanocloaks on Cancer Cells Potentiate STING Pathway Activation for Synergistic Cancer Immunotherapy

Xianglian He, Guidong Gong, Mei Chen, Haojie Zhang, Yajing Zhang, Joseph J. Richardson, Wood Yee Chan, Yunxiang He, Junling Guo

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202314501

通讯作者简介

郭俊凌，四川大学教授，英属哥伦比亚大学客座教授，博士生导师，国家级青年人才，曾毕业于四川大学轻工学院（石碧院士、廖学品教授）、墨尔本大学（英国皇家学会院士、澳大利亚科学院院士Frank Caruso），哈佛大学（美国工程院院士、美国医学院院士Samir Mitragotri）。承担国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、四川省重点研发计划等，获得四川天府峨眉领军，苏州市/苏州高新区领军，成都市蓉漂计划领军，成都市高新区产业教授等。主要围绕植物多酚在基础科学和交叉学科应用等方面，发展了吸附分离体系、药物精准递送体系、细胞工程化体系，共发表论文140余篇，其中以第一/通讯作者发表在Science、Nat. Nanotechnol.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Chem. Soc. Rev.、Matter、Angew. Chem.、Adv. Mater.、EES等国际顶级期刊，总被引5400余次，H指数42，申请及授权专利37项，关键技术已实现千万级产业转化。现任成都市委统战部“欧美同学会”社会服务专委会副主任，教育部重大人才/轻工学科评委，四川省皮革协会理事，《Collagen and Leather》、《中国化学快报》（英文报）等期刊编委等，团队网站：https://www.bmicenter.org/。

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