通过分子印迹纳米粒子共靶向分化簇73(Cluster of Differentiation-73)和程序性死亡配体1(Programmed Death-Ligand 1),提升免疫疗法疗效

《Acta Biomaterialia》:Enhanced Immunotherapy Efficacy through Molecularly Imprinted Nanoparticles Co-Targeting Cluster of Differentiation-73 and Programmed Death-Ligand 1

【字体: 时间:2026年02月22日 来源:Acta Biomaterialia 9.6

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  免疫检查点阻断疗法通过阻断CD73/腺苷和PD-1/PD-L1信号轴抑制肿瘤微环境免疫抑制,显著增强T细胞浸润与激活,肿瘤抑制率达81%。本研究开发双检查点分子印迹纳米阻滞剂dcMINB,实现精准靶向肿瘤细胞表面CD73和PD-L1,协同阻断代谢与免疫检查点,为多病种免疫治疗提供新策略。

  
韩艳杰|宋浩浩|顾志冠|关培新|李颖|王立生|赵全|刘振
中国南京大学化学与化学工程学院分析化学国家重点实验室,仙林大道163号,南京210023

摘要

免疫检查点阻断(ICB)疗法已成为一种有吸引力的癌症治疗策略,但其疗效常常受到T细胞浸润不足和免疫抑制性肿瘤微环境(TME)的限制。为了克服这些限制,我们开发了一种双检查点分子印迹纳米阻断剂(dcMINB),用于同时阻断分化簇73(CD73)和程序性死亡配体1(PD-L1)。通过先进的分子印迹技术精确设计,dcMINB作为一种双特异性人工抗体,能够同时靶向肿瘤细胞上的CD73和PD-L1。其表面经过聚乙二醇(PEG)修饰,以延长在体内的循环时间。在体内静脉注射后,dcMINB优先积聚在肿瘤中,破坏CD73介导的腺苷(ADO)信号通路,同时阻断PD-L1/程序性死亡受体1(PD-1)轴。这种双重抑制显著增强了T细胞的浸润和激活,使抗肿瘤效果达到81%。本研究不仅提供了一种强大且可转化的双检查点协同阻断策略,还为各种疾病的ICB基础治疗铺平了道路。

意义声明

免疫检查点阻断(ICB)彻底改变了肿瘤学领域,但其临床效益常常受到药物递送效率低、复杂的免疫抑制性肿瘤微环境(TME)和全身毒性的限制。本研究通过引入一种新型纳米生物材料——双检查点分子印迹纳米阻断剂(dcMINB)来解决这些关键挑战。与传统抗体或简单纳米颗粒不同,dcMINB采用复杂的分子印迹技术设计,作为一种合成的双特异性剂,同时靶向CD73和PD-L1。这种创新方法表现出显著的肿瘤特异性积聚和双重阻断效果,通过抑制腺苷通路和PD-1/PD-L1轴有效逆转免疫抑制。结果实现了T细胞浸润和激活的增强,从而提高了抗肿瘤效果。我们的工作标志着基于生物材料的免疫疗法的重大进展,提供了一种高效、可转化的策略,具有独特的机制,可能扩大癌症治疗的治疗窗口。

引言

免疫检查点阻断(ICB)疗法在肿瘤免疫治疗中展现出巨大潜力,对多种癌症(包括黑色素瘤、非小细胞肺癌和肾细胞癌)显示出显著的疗效[1,2]。特别是程序性死亡配体1(PD-L1),它使肿瘤细胞能够逃避人体免疫系统的攻击,已被证明是肿瘤免疫治疗的重要靶点[3,4]。通过阻断PD-L1与其受体程序性死亡受体1(PD-1)之间的相互作用,PD-L1抗体可以释放T细胞攻击肿瘤,导致肿瘤消退和细胞凋亡[5,6]。然而,肿瘤微环境(TME)会带来强烈的免疫抑制作用,其中腺苷(ADO)通路起着关键作用[7,8]。ADO通过其受体(主要是腺苷2A受体(A2AR)和腺苷2B受体(A2BR)抑制免疫细胞活性,尤其是T细胞[8]。此外,ADO还促进免疫抑制性细胞的招募和激活,如调节性T细胞(Tregs)和髓源性抑制细胞(MDSCs),从而强化免疫抑制性的TME[9,10]。这些机制阻碍了检查点抑制剂的效果,限制了ICB治疗的成功[11],[12],[13]。因此,迫切需要能够克服TME介导的免疫抑制并恢复强效抗肿瘤免疫反应的策略。
大量证据表明,肿瘤内的ADO积聚会严重限制T细胞的浸润和激活[14],[15],[16]。因此,阻断CD73/ADO信号通路不仅可以减少TME中的免疫抑制代谢物,还能促进T细胞快速渗透和积聚[17],[18],[19]。此外,结合代谢检查点阻断CD73/ADO和适应性免疫阻断PD1/PD-L1可以改善TME,通过抑制多种免疫抑制细胞和细胞因子的功能,同时增强T细胞活性[20,21]。总体而言,这些发现表明同时阻断CD73/ADO和PD-1/PD-L1通路是肿瘤免疫治疗的一个非常有前景的策略。
目前,多项关于联合免疫检查点阻断疗法的临床试验正在进行中[25],[26],[27],[28]。虽然抗PD1/PD-L1抗体在与CD73抗体[29]或A2AR抑制剂[30]联合使用时在同基因肿瘤模型中表现出抗肿瘤活性,但其临床效果仍主要局限于特定类型的肿瘤[31]。此外,针对PD1/PD-L1和CD73的抗体以及A2AR抑制剂可能会引起脱靶毒性[32,33]。为了提高治疗效果并减少不良反应,迫切需要开发具有高效性和低全身毒性的靶向治疗新策略。
分子印迹聚合物(MIPs)被称为“塑料抗体”或“人工抗体”,是在模板存在下通过化学聚合合成的[34],[35],[36]。模板去除后,聚合物中会形成与模板在形状、大小和功能上互补的印迹空腔。这些定制的空腔使MIPs能够特异性结合含有模板结构的靶分子。与抗体相比,MIPs具有多种优势,包括合成简便、稳定性高和生产成本低。当制备成纳米颗粒(nanoMIPs)形式时,由于增强的渗透性和保留效应(EPR)以及印迹空腔带来的主动靶向作用,它们在靶向癌症治疗中具有独特优势[37,38]。近年来,由于其显著进展,nanoMIPs已在许多靶向疾病治疗领域得到应用,如癌症信号阻断[39,40]、癌症免疫治疗[41,42]、靶向药物递送[43,44]和病毒抑制[45,46]。尽管在癌症免疫治疗中具有巨大潜力,但使用nanoMIPs或相关纳米治疗剂同时阻断免疫抑制性和代谢性检查点的效果尚未有报道。
在这里,我们提出了一种双检查点分子印迹纳米阻断剂(dcMINB),旨在通过减少TME障碍来提高免疫治疗效果。利用CD73和PD-L1的N端表位作为模板,dcMINB通过先进的分子印迹技术精确制备,能够在肿瘤细胞表面特异性识别和结合CD73和PD-L1。通过同时抑制CD73/ADO信号通路以促进T细胞浸润,并阻断PD1/PD-L1信号通路以激活T细胞和重塑TME,dcMINB实现了高效的肿瘤免疫治疗。dcMINB的印迹机制和功能原理如图1所示。静脉注射后,dcMINB在肿瘤中积聚,并特异性结合肿瘤细胞上的CD73和PD-L1,从而中和免疫抑制信号。结果,TME中的ADO水平显著降低,PD1/PD-L1介导的免疫抑制得到缓解,促进了T细胞的浸润和激活,最终有效杀死了肿瘤细胞。与依赖外源性抗体或抑制剂偶联的纳米材料的策略[21,29]不同,dcMINB提供了一种专为TME定制的集成和便捷的双检查点阻断方法。作为纳米MIPs在协同免疫检查点阻断方面的开创性探索,本研究为癌症治疗提供了一种系统的双重阻断策略,并在其他疾病的免疫治疗中也具有巨大潜力。

dcMINB的制备

我们首先按照[47]中的协议合成了SiO2纳米颗粒。dcMINB的制备过程包括五个步骤:硼酸功能化、模板固定和定向印迹、包覆、聚乙二醇(PEG)修饰和模板去除。详细的制备过程如下:在硼酸功能化之前,将SiO2纳米颗粒(20 mL)与200 μL氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)在室温下摇动2小时反应。

PD-L1和CD73的表达水平及其相关性分析

由于PD-L1和CD73对TME中的T细胞活性有重要影响,因此需要探讨它们在各种肿瘤中的表达模式和相关性。我们首先进行了生物信息学分析,以选择合适的肿瘤模型来研究pan-cancer中CD73和PD-L1的表达情况。我们在癌症基因组图谱(TCGA)数据库中搜索了pan-cancer中CD73和PD-L1的表达情况(图S1a)。基于PD-L1和CD73的显著富集,选择了结肠癌作为

结论

总之,我们利用可控且可设计的分子印迹技术合理开发了dcMINB,该技术能够主动靶向并有效阻断PD-1/PD-L1和CD73/ADO检查点。dcMINB选择性地识别肿瘤细胞上表达的CD73和PD-L1,从而增强肿瘤渗透性和延长肿瘤内的滞留时间。这种靶向积聚促进了高效和持续的双重检查点抑制。因此,dcMINB显著减弱了

CRediT作者贡献声明

韩艳杰:概念构思、研究设计、方法验证、数据分析、数据整理、初稿撰写以及最终稿件的审阅和编辑。宋浩浩:方法验证、数据分析、数据整理以及最终稿件的审阅和编辑。顾志冠:研究执行、方法验证、数据分析。稿件管理:审阅与批准。关培新:方法设计、撰写-审阅与编辑。李颖:方法设计、审阅最终稿件。

CRediT作者贡献声明

韩艳杰:初稿撰写、研究设计。宋浩浩:初稿撰写、研究设计。顾志冠:研究设计。关培新:研究设计。李颖:研究设计。王立生:撰写-审阅与编辑。赵全:监督。刘振:撰写-审阅与编辑、监督、资金获取、概念构思。
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