设计有效的纳米药物来调节多种免疫细胞，以克服免疫抑制性肿瘤微环境对于改善免疫治疗的总体不良临床结果合乎需求。
2022年10月27日，东华大学史向阳团队在Advanced Materials 在线发表题为“Phosphorous Dendron Micelles as a Nanomedicine Platform for Cooperative Tumor Chemoimmunotherapy via Synergistic Modulation of Immune Cells”的研究论文，该研究报道了一种纳米医学平台，其基于化疗药物多柔比星（DOX）负载的磷树状胶束（M-G1-TBPNa@DOX, TBP, 带有两个二甲基膦酸酯的酪胺），具有协同肿瘤化学免疫治疗的固有免疫调节活性。M-G1-TBPNa@DOX胶束具有良好的稳定性和86.4 nm的平均粒径，可将DOX递送至实体瘤以诱导显著的肿瘤细胞凋亡和免疫原性细胞死亡（ICD）。
利用已证实的可促进自然杀伤（NK）细胞增殖的M-G1-TBPNa的内在活性、ICD促进负载DOX胶束的树突状细胞成熟以及抗PD-L1抗体的组合，该研究证实了通过NK细胞增殖、肿瘤浸润性NK细胞和细胞毒性T细胞的募集，以及调节性T细胞的减少对多种免疫细胞的协同调节，实现具有强抗肿瘤免疫和免疫记忆效应的有效肿瘤化学免疫疗法，能够有效预防肺转移。所开发的磷树枝状胶束有希望作为先进的纳米药物制剂，通过NK细胞增殖协同调节多种免疫细胞，用于不同肿瘤类型的有效化学免疫治疗。
抑制肿瘤生长、防止肿瘤复发和转移仍是当前癌症治疗的主要目标。包括手术、化疗和放疗在内的常规临床治疗方法无法达到完全根除肿瘤和避免肿瘤转移的目的。纳米科学和纳米技术的最新进展，为从多个方面设计用于癌症治疗的纳米平台提供了大量选择。一方面，由聚合物、血清白蛋白或肽组成的纳米颗粒被用作药物、基因和核素的复杂载体以实现联合治疗；另一方面，具有独特性质的纳米材料，如光热转换、酶催化或化学动力学或其他动力学效应，可以实现肿瘤细胞和肿瘤微环境（TME）的增强治疗。具体而言，纳米平台可被设计为通过各种治疗策略（如放疗、化疗、光热疗法和免疫疗法），介导淋巴细胞肿瘤浸润的增强和负性免疫细胞调节的抑制，这些治疗策略能够将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，用于有效的癌症免疫疗法。
作为一种治疗策略，化学免疫疗法由于其协同抗肿瘤作用而得到迅速发展。紫杉醇、奥沙利铂（OX）和多柔比星（DOX）等化疗药物可诱导肿瘤细胞的ICD，同时伴随细胞表面钙网蛋白（CRT）的暴露、三磷酸腺苷（ATP）的释放、高迁移率族蛋白B1（HMGB-1）和促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和IL-1β）的分泌，刺激树突状细胞（DCs）的吞噬和成熟，从而促进细胞毒性T淋巴细胞（CTL）的活化、增殖和肿瘤浸润。最近的研究表明，载有双重药物（如“DOX和阿司匹林”或“顺铂和氯喹”）的纳米材料能够重新编程TME，并协同提高化学免疫治疗的疗效。然而，由于TME参与不同的免疫抑制机制以逃避免疫监视，因此仅通过化疗产生的免疫调节作用产生强烈的抗肿瘤免疫反应仍具有挑战性。
结合免疫调节剂和化疗药物纳米颗粒的化学免疫疗法可以通过克服化疗药物的局限性，如药物高剂量诱导的副作用、生物利用度差和容易被网状内皮系统清除，来加强肿瘤治疗。例如，高等[1]构建了一种细胞相容性较好的巨噬细胞-脂质体缀合物（M-L），用于靶向递送增强鼠黑素瘤的化学免疫治疗效果的DOX和OX，M-L和程序性细胞死亡配体1（PD-L1）抗体的联合治疗可以通过诱导有效的ICD效应和刺激长期抗肿瘤免疫反应来调节各种免疫细胞和重塑免疫微环境，从而延长小鼠的存活时间并防止肺转移。因此，开发能够协同调节多种免疫细胞以增强抗癌免疫疗法的纳米药物制剂至关重要。
图1 M-G1-TBPNa@DOX胶束结合aPD-L1增强化学免疫疗法示意图（摘自Advanced Materials ）
基于自然杀伤（NK）细胞的过继免疫疗法在抑制肿瘤进展方面具有明显的优势，例如识别无抗原特异性的肿瘤细胞，充当免疫系统的调节细胞，或释放穿孔素和颗粒酶至肿瘤细胞对抗异常细胞，调节先天和适应性免疫反应。最近的研究表明，掺入硒、钌或免疫调节剂的纳米粒能够强烈刺激和增强用于肿瘤免疫治疗的NK细胞增殖。然而，复杂的TME仍然是NK细胞发挥有效的细胞溶解抗肿瘤活性的主要障碍。
靶向PD-1/PD-L1的免疫检查点阻断（ICB）免疫疗法在缓解肿瘤免疫抑制方面做出了重大贡献。例如，通过基因沉默或抗PD-L1抗体（aPD-L1）结合抑制肿瘤细胞表面的PD-L1表达，可以成功逆转CD8+ T细胞的衰竭，恢复其杀伤效果。更引人注目的是，ICB疗法可以引发对NK细胞耗竭的抑制，并激活NK细胞对癌细胞的杀伤力。这些研究表明，协同调节多种免疫细胞对于增强抗肿瘤治疗非常重要。
在众多已报道的纳米载体体系中，磷树枝状大分子具有类似蛋白质的均一分子量分布、刚性分子结构和独特的生物活性，已被广泛应用于抗病毒、免疫调节和抗肿瘤等领域。特别是，用亚磷酸酯修饰的磷树枝状聚合物可以作用于Toll样受体途径，以发挥其内在的抗炎特性，这也取决于其内部分子结构。此外，早期研究表明，用亚磷酸酯修饰的磷树枝状聚合物也可以通过抑制调节性T细胞（Tregs）和调节外周血单核细胞（PBMC）中单核细胞和NK细胞之间的复杂信号传导来促进PBMC中NK细胞的增殖。然而，仅通过磷树枝状大分子介导的NK细胞增殖难以实现肿瘤的综合治疗。
由于磷树枝状聚合物的刚性结构，抗癌药物的物理包封几乎是不可能的。幸运的是，可以制备两亲性磷树枝状大分子，并在水溶液中组装形成胶束用于药物包封。该研究假设，由于预期的亚磷酸盐封端的磷树枝状大分子胶束的免疫调节活性，其可以装载抗癌药物以产生肿瘤的ICD和组合的ICB疗法，新形成的纳米制剂能够调节多个免疫细胞，从而重新培育免疫抑制性TME以进行有效的化学免疫治疗。
图2 M-G1-TBPNa@DOX处理后NK细胞的抗癌活性（摘自Advanced Materials ）
该研究构建了一种基于免疫调节性磷树枝状大分子胶束的纳米药物，用于通过协同调节多种免疫细胞（如NK细胞、DCs和T细胞）来增强肿瘤化学免疫治疗。首先，作者我们通过发散法合成了亚磷酸钠盐修饰的第1代磷树枝状大分子（M-G1-TBPNa, TBP代表带有两个二甲基膦酸酯的酪胺），使用六氯环三磷腈作为核心，带有5个疏水树枝状刚性支链、10个表面膦酸酯基团和一个带有直链烷基链的额外疏水支链。两亲性树枝状分子能够在水溶液中形成胶束，有效地包裹化疗药物DOX。所开发的M-G1-TBPNa@DOX胶束在大小、形态、稳定性、药物包封率和百分比，以及pH响应性药物释放方面进行了全面表征。
体外研究其对于癌细胞凋亡、ICD诱导和NK细胞特异性增殖的作用。然后，建立黑色素瘤异种移植和转移模型以评估M-G1-TBPNa@DOX联合aPD-L1在体内的治疗潜力。所制备的M-G1-TBPNa@DOX的优势体现在以下几个方面：1）通过DOX介导的化疗，促进肿瘤细胞凋亡，诱发强烈的ICD效应，激活CD8+ T细胞的系统免疫和肿瘤浸润；2）借助于胶束的内在免疫调节活性，通过血液循环刺激PMBCs中NK细胞的特异性增殖，用于肿瘤部位募集，从而根除肿瘤；3）结合aPD-L1介导的ICB，引入免疫应答和免疫记忆效应，用于增强的抗肿瘤和抗转移治疗。
参考文献：
[1] C. Gao, Q. Cheng, J. Y. Li, J. Chen, Q. F. Wang, J. W. Wei, Q. X. Huang, S. M. Y. Lee,
D. Y. Gu, R. B. Wang, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2102440.
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208277
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