靶向SIRPα基因的口服酵母β-葡聚糖颗粒递送系统:通过阻断CD47-SIRPα轴增强巨噬细胞抗肿瘤免疫

【字体: 时间:2026年03月19日 来源:Journal of Advanced Research 13

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  为解决传统CD47靶向治疗因靶点广泛表达而引发的脱靶毒副作用,以及寻求更安全有效的肿瘤免疫检查点阻断策略,研究人员开发了一种口服的酵母源全β-葡聚糖颗粒(WGP)递送系统,用于靶向递送靶向SIRPα的小干扰RNA(siSIRPα)。该研究证实,WGP介导的siSIRPα递送实现了对巨噬细胞SIRPα的有效沉默,增强了巨噬细胞对CD47高表达肿瘤细胞的吞噬能力,重塑了肿瘤免疫微环境,并在小鼠黑色素瘤和乳腺癌模型中显示出显著的抗肿瘤效果,为基于口服递送的CD47-SIRPα轴阻断免疫治疗提供了新策略。

  
想象一下,在人体与肿瘤的“攻防战”中,狡猾的癌细胞在自身表面竖起了一面“别吃我”的旗帜——高表达的CD47蛋白。当这面旗帜与免疫细胞(特别是巨噬细胞)表面的SIRPα受体结合时,一个强大的“别吃我”信号被传递,导致巨噬细胞这个原本应该吞噬和清除癌细胞的“清道夫”功能被抑制,癌细胞因此得以逃避免疫监视,肆意生长。这个关键的通路就是CD47-SIRPα轴,它是近年来肿瘤免疫治疗领域备受关注的一个先天性免疫检查点。
针对这一轴的阻断策略已成为一种前景广阔的癌症免疫治疗方向。然而,目前主流的方法是使用靶向CD47的抗体。但问题在于,CD47在红细胞、血小板等正常细胞表面也广泛表达,系统性给予抗CD47药物常常会导致贫血、血小板减少等严重副作用,限制了其临床应用。相比之下,SIRPα主要表达在巨噬细胞、树突状细胞等髓系细胞上,靶向它可能是一种更安全的选择。但如何精准地将治疗药物递送到目标巨噬细胞,并实现高效、安全的治疗,仍是亟待解决的难题。
传统的小干扰RNA(siRNA)疗法虽然能特异性沉默靶基因,但在体内面临着易被降解、细胞摄取效率低、难以逃逸溶酶体等递送挑战,尤其难以通过口服途径起效。为了攻克这些难题,来自南京医科大学附属常州第二人民医院(常州市医学中心)肿瘤学实验室的李和、陈洁、袁蒙、夏蕾、潘洁、谢叶文、戚纯剑等研究人员,在《Journal of Advanced Research》上发表了一项创新性研究。他们巧妙地利用了自然界中存在的“智能载体”——来源于酿酒酵母细胞壁的全β-葡聚糖颗粒(WGP),构建了一种口服递送系统,用于装载靶向SIRPα的siRNA,旨在通过精准调控巨噬细胞功能,重启抗肿瘤免疫。
为开展这项研究,研究人员运用了几个关键技术方法。首先,他们制备了WGP-siSIRPα复合物,这是一种核心的递送工具。在机制探索中,他们使用了来自野生型和Dectin-1基因敲除小鼠的骨髓源性巨噬细胞(BMDM),通过免疫荧光、流式细胞术和活细胞工作站,详细阐明了WGP-siSIRPα被巨噬细胞Dectin-1受体依赖性地摄取、细胞骨架重排及后续溶酶体逃逸的全过程。通过RNA测序(RNA-seq)、流式细胞术、酶联免疫吸附试验(ELISA)和活性氧(ROS)检测,系统评估了WGP对巨噬细胞表型(特别是向M1型极化)的调节作用。利用共聚焦显微镜,他们在体外评估了SIRPα沉默后巨噬细胞对CD47包被的荧光颗粒及多种肿瘤细胞(B16黑色素瘤、4T1乳腺癌、LLC肺癌细胞)的吞噬能力。在适应性免疫方面,他们通过流式细胞术分析了巨噬细胞的抗原交叉呈递能力,并利用来自OT-I和OT-II转基因小鼠的T细胞,评估了T细胞的增殖与分化。最终,他们在C57BL/6小鼠的B16黑色素瘤皮下模型和BALB/c小鼠的4T1乳腺癌皮下模型中,通过每日口服给药,全面评估了WGP-siSIRPα的体内抗肿瘤疗效、安全性以及对肿瘤微环境中免疫细胞浸润和极化的影响。
Dectin-1依赖的WGP封装siSIRPα被骨髓源性巨噬细胞摄取
研究首先证实,WGP能够成功封装FAM标记的siRNA。利用野生型(WT)和Dectin-1-/-小鼠的BMDM,研究人员发现WGP-FAM-siRNA的摄取完全依赖于巨噬细胞表面的Dectin-1受体。只有在WT BMDM中,WGP-siSIRPα才能有效地下调SIRPα在mRNA和蛋白水平的表达。体内成像显示,口服给予的Cy5标记的WGP-siRNA在野生型小鼠胃肠道中滞留更久、摄取更强,进一步证实了Dectin-1在口服靶向递送中的关键作用。
WGP介导的SIRPα沉默中的细胞骨架动力学和溶酶体逃逸
通过活细胞成像,研究人员观察到巨噬细胞对WGP的吞噬在84分钟内完成,并伴有显著的F-actin细胞骨架重组。RNA-seq的基因集富集分析(GSEA)也证实了细胞骨架结构成分通路的上调。更重要的是,他们追踪了siRNA的胞内命运:在孵育24-48小时后,siRNA与溶酶体有显著共定位,但在72小时后共定位减少,表明siRNA成功从溶酶体逃逸至细胞质。使用溶酶体酸化抑制剂Bafilomycin A1处理,可以部分或完全阻断SIRPα的沉默效应,证明了溶酶体逃逸是siRNA发挥基因沉默功能所必需的。
WGP作为一种具有强大免疫能力的理想递送载体可诱导M1极化
研究发现,WGP本身就是一个强大的免疫调节剂。RNA-seq分析显示,WGP处理能显著上调BMDM中细胞因子产生和免疫系统过程相关通路。与PBS处理组相比,WGP、WGP-scr siRNA和WGP-siSIRPα处理均能诱导巨噬细胞向促炎的M1表型极化,表现为M1标志物(如CD80、CD86、IL-1β、TNF-α)表达上调,M2标志物(如IL-10)表达下调。值得注意的是,只有WGP-siSIRPα处理能显著增强巨噬细胞内的活性氧(ROS)产生,表明CD47-SIRPα轴的阻断能进一步放大WGP介导的M1极化。
SIRPα沉默增强抗原呈递和T细胞反应
SIRPα的沉默不仅影响先天免疫,也调节适应性免疫。KEGG和GSEA分析表明,WGP-siSIRPα处理显著富集了抗原加工和呈递通路。流式细胞术证实,该处理能上调BMDM表面MHC-I和MHC-II的表达。在卵清蛋白(OVA)模型中,WGP-siSIRPα处理的BMDM表现出最强的抗原交叉呈递能力。当与来自OT-I和OT-II转基因小鼠的抗原特异性T细胞共培养时,WGP-siSIRPα处理的BMDM能最有效地促进CD4+和CD8+T细胞的增殖,并诱导更高比例的分泌干扰素-γ(IFN-γ)的效应T细胞。
WGP-siSIRPα增强巨噬细胞吞噬作用
研究人员构建了CD47包被的荧光颗粒模型,发现经WGP-siSIRPα或阳性对照脂质体转染试剂处理的BMDM,其吞噬CD47颗粒的能力显著强于WGP或WGP-scr siRNA处理组,说明是SIRPα的下调而非WGP本身直接增强了吞噬。进一步,他们用CFSE标记了不同CD47表达水平的肿瘤细胞(B16和4T1高表达,LLC低表达)。共聚焦显微镜观察显示,WGP-siSIRPα处理的BMDM对CD47高表达的B16和4T1细胞的吞噬作用显著增强,且强于对LLC细胞的吞噬,表明吞噬效果的增强与靶细胞CD47表达水平正相关。
口服WGP-siSIRPα在小鼠肿瘤模型中的抗肿瘤功效
在B16黑色素瘤和4T1乳腺癌小鼠模型中,每日口服WGP-siSIRPα能显著抑制肿瘤生长、延长小鼠生存期,且未引起明显的体重下降或主要器官病理损伤,显示出良好的安全性。多重免疫荧光(mIHC)分析显示,治疗组肿瘤组织中巨噬细胞(F4/80+)、CD4+T细胞和CD8+T细胞浸润增加。更重要的是,WGP-siSIRPα治疗显著降低了肿瘤相关巨噬细胞(TAM)上SIRPα的表达,并促进其向M1表型(CD86+)极化,同时减少M2表型(CD206+)巨噬细胞。在巨噬细胞被氯膦酸盐脂质体清除的小鼠中,WGP-siSIRPα的抗肿瘤效果消失,证明了其疗效依赖于巨噬细胞介导的吞噬作用。Ki67染色也显示治疗组肿瘤细胞增殖活性最低。
研究结论与意义
该研究成功构建并验证了一种基于口服酵母β-葡聚糖颗粒的siRNA递送平台。其核心结论是:通过Dectin-1受体介导的靶向递送,WGP能将siSIRPα高效输送至巨噬细胞,在实现有效溶酶体逃逸后,特异性沉默SIRPα基因,从而阻断CD47-SIRPα“别吃我”信号轴。与此同时,WGP载体自身强大的免疫刺激特性可协同驱动巨噬细胞向抗肿瘤的M1表型极化。这两种机制相辅相成,一方面直接增强了巨噬细胞对肿瘤细胞(尤其是CD47高表达者)的吞噬清除能力;另一方面通过改善抗原呈递,激活了强大的肿瘤特异性T细胞免疫应答,最终重塑肿瘤免疫微环境,在两种临床前肿瘤模型中均展现出显著的疗效。
这项研究的重要意义在于:第一,它提出了一种新颖的CD47-SIRPα轴阻断策略,即通过siRNA精准敲低巨噬细胞的SIRPα,而非系统性阻断广泛表达的CD47,理论上具有更好的安全性。第二,它攻克了siRNA,尤其是口服siRNA递送的关键瓶颈,利用天然、安全、具免疫活性的WGP作为载体,实现了对靶细胞的精准投递和有效释放。第三,它展示了“载体”与“载荷”的协同增效,WGP不仅是递送工具,其本身的免疫佐剂效应与SIRPα沉默的免疫解除抑制效应结合,产生了“1+1>2”的抗肿瘤免疫效果。这项工作为开发基于β-葡聚糖的口服基因治疗平台提供了概念验证,为肿瘤免疫治疗,特别是克服当前CD47靶向疗法的毒副作用,开辟了一条极具潜力的新途径。
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