纳米肿瘤疫苗的制备及其抗肿瘤效应研究

纳米肿瘤疫苗的制备及其抗肿瘤效应研究
作 者 : 曹凤强
学位授予单位 : 北京协和医学院
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 马桂蕾
学位年度 : 2018
关键词 : 纳米；肿瘤疫苗；制备；抗肿瘤
摘 要 : 肿瘤疫苗介导的免疫治疗是一种新型抗肿瘤治疗手段,随着纳米技术的发展,生物纳米材料为疫苗开发提供了全新的思路。本研究针对传统多肽疫苗不能激活细胞免疫反应的技术问题,设计构建了三种具有溶酶体逃逸功能的纳米递送载体,旨在激活抗原特异性CD8+细胞毒性T细胞(cytotoxic lymphocyte,CTL)免疫反应,增强抗肿瘤免疫应答,抑制肿瘤生长,有望实现疫苗对肿瘤等重大疾病的有效预防或治疗:第一部分:制备了一种引哚菁绿(indocyanine green,ICG)-抗原纳米复合物,该纳米复合物在激光照射下可通过光化学内化作用(Photochemical internalization,PCI)作用实现抗原胞浆递送。在本实验设计中,模型抗原卵清蛋白(ovalbumin,OVA)与光敏剂ICG在水溶液中因分子间亲疏水相互作用发生自组装,形成纳米复合物。结果表明,在激光照射下,该纳米复合物可以通过单线态氧(reactive oxygen species,ROS)破坏内涵体/溶酶体膜,有效释放抗原进入细胞质,增强蛋白酶体活性,促进抗原交叉呈递。E.G7-OVA荷瘤小鼠抗肿瘤研究结果表明,激光照射下ICG-OVA纳米复合物抑制肿瘤生长,增加脾脏以及肿瘤中CD3+CD8+T细胞的比例,诱导产生一定的记忆性CD8+T细胞。第二部分:构建了具有光热效应的透明质酸修饰抗原-金纳米颗粒(hyaluronic acid and antigen-decorated gold nanoparticle,HA-OVA-AuNPs)并进行抗肿瘤免疫效果评价。本实验中,HA修饰的AuNPs通过骨髓来源树突状细胞(bone marrow dendritic cells,BMDCs)表面CD44受体介导作用,提高摄取效率。HA-OVA-AuNPs纳米颗粒的光热效应引发溶酶体逃逸,促进抗原胞浆递送。溶酶体破裂产生ROS,增强蛋白酶体活性,促进下游MHC-1抗原递呈。E.G7-OVA荷瘤小鼠抗肿瘤研究结果表明,HA-OVA-AuNPs纳米颗粒增加淋巴结中CD3+CD8+T细胞比例,促进抗原特异性CD8+T细胞增殖活化,增强CTL免疫应答,增加INF-γ+CD8+T细胞比例,有效抑制肿瘤生长,延长荷瘤小鼠生存时间。第三部分:设计构建了铝佐剂(aluminum oxyhydroxide,A10(OH))修饰的纳米氧化石墨烯(Grapheme oxide,GO)(GO-AlO(OH),该佐剂在保留AlO(OH)诱导体液免疫应答能力的同时,通过GO进一步激活细胞免疫应答,可同时诱导产生体液免疫和细胞免疫应答。该纳米佐剂制备过程简单,与模型抗原OVA共孵育即可得到负载抗原的纳米疫苗(GO-Al-OVA)。该纳米疫苗能够促进DCs摄取,实现抗原胞浆递送,刺激DCs成熟。GO-Al-OVA纳米疫苗免疫正常小鼠发现,GO-Al-OVA纳米疫苗能够诱导产生与IgG2a相关的Th1型免疫应答和与IgG1相关的Th2型免疫应答。E.G7-OVA荷瘤小鼠抗肿瘤实验结果表明,GO-Al-OVA纳米疫苗诱导产生抗原特异性IgG抗体,增加脾脏中CD3+CD8+T细胞比例,诱导CTL免疫应答,促进抗原特异性CD8+T细胞增殖,抑制肿瘤生长,延长小鼠生存时间。此外,GO-AlO(OH)纳米佐剂能够负载B16肿瘤细胞裂解物(tumor cell lysate,TCL),两者混合制备得到GO-Al-TCL纳米疫苗。B16荷瘤小鼠抗肿瘤研究结果表明,GO-Al-TCL纳米疫苗,能够促进抗原特异性IgG的产生,促进CD8+ T细胞的增殖,诱导CTL免疫应答,抑制肿瘤生长,延长小鼠生存时间,并且抑制黑色素瘤细胞发生肺转移。综上所述,我们成功构建了三种纳米疫苗递送体系,这三种纳米疫苗因粒径、表面电荷、表面修饰等因素更容易被抗原提呈细胞(antigenpresentingcell,APC)摄取,并通过不同机制发生溶酶体逃逸,实现抗原的胞浆递送,促进抗原的交叉呈递。体内实验表明,这三种纳米疫苗递送系统都能激活抗原特异性CD8+T淋巴细胞,诱导CTL免疫应答,抑制肿瘤生长。

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