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文献速递|《先进功能材料》提出可变形的纳米材料能协同诱导和促进三阴性乳腺癌的免疫治疗

文献速递|《先进功能材料》提出可变形的纳米材料能协同诱导和促进三阴性乳腺癌的免疫治疗

2019-10-31作者:admin赞:0

基本信息:

题目:Transformable Nanoparticle-Enabled Synergistic Elicitation and Promotion of Immunogenic Cell Death for Triple Negative Breast Cancer Immunotherapy
期刊:Adv. Funct. Mater. (IF: 15.621)
Elabscience产品:Human HMGB-1(High mobility group protein B1) ELISA Kit (货号:E-EL-H1554c)
物种:Human
应用:ELISA



文章摘要:
虽然以顺铂为基础的新辅助化疗是一种治疗三阴性乳腺癌(TNBC)的有效方法,但是往往预后较差,存活率未有明显提高。在本文中,作者报道了一种以诱导和促进免疫原性细胞死亡(ICD)反应为前提的TNBC协同免疫治疗方法,该方法通过可变化的纳米颗粒激活的方法来同时传输顺铂、adjudin和WKYMVm。纳米颗粒可以依次应答基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、pH、谷胱甘肽(GSH),通过结构转化来实现最优尺寸变化、高效药物传送和良好释放控制的优点。顺铂和adjudin协同放大活性氧(ROS)级联反应,最终增加过氧化氢和下游高毒性ROS的形成(如·OH),通过内质网应激、凋亡细胞死亡和自噬机制诱导ICD反应。后WKYMVm通过激活甲酰肽受体1,在树突状细胞和濒死癌细胞之间建立稳定的相互作用,进一步促进anti-TNBC免疫。因此,该纳米颗粒具有显著的原发性肿瘤消退和肺转移抑制作用,并具有显著的生存优势,增强了先天和适应性anti-TNBC免疫。


实验思路:
纳米微粒结构转换和协同免疫治疗机制的转换示意图
a) 2-(Nap)-FFKPt-2TPA-ADDPLGVRGGGG和2-(Nap)-FFKPt-2TPA-ADDGGGPLGVRG-WKYMVm-mPEG1000可以在pH=7.4的PBS中自发组装成粒径小于100 nm的球形纳米微粒(NPs)(2-NPs和3-NPs)。2-NPs和3-NPs能被肿瘤中过表达的基质金属蛋白酶-2(MMP-2)诱发,转化为杆状NPs(2-NFs和3-NFs),2-NFs 和3-NFs不断转化为长度> 5µm的纳米纤维,并伴随顺铂(Pt)和 Adjudin(ADD)的稳定释放。



b) 左图,杆状NPs通过胞吞作用被细胞内化,胞质中的谷胱甘肽和弱酸环境在诱发Pt和ADD的快速释放的同时致使杆状NPs转化成纳米纤维。释放的母源药物能协同放大活性氧(ROS)级联反应,最终导致过氧化氢和下游OH-等高毒性活性氧的形成的增加,从而通过内质网应激、凋亡细胞死亡和自噬等机制,诱导以免疫原性细胞死亡(ICD)为前兆的抗三阴性乳腺癌(anti-TNBC)免疫反应。形成的纳米纤维还可以通过物理诱导,促进ROS的产生和凋亡细胞自噬。



b) 右图,生成的NPs能在肿瘤中有效积累,改变形状的同时释放药物(具体见图a和图b左图),可诱导以CRT表达、ATP分泌和HMGB-1释放为特征的ICD反应。ATP作为一种趋化因子,促进树突细胞在肿瘤细胞床积聚,钙网蛋白(CRT)与树突细胞表面肿瘤相关抗原相结合,带上一个“吃我”的信号,诱导肿瘤细胞自噬,ATP分别与DCs表面的P2RX7、CD91、TLR-4结合,然后在HMGB-1的作用下,将最佳抗原呈递给T细胞。3-NPs释放WKYMVm,通过激活树突状细胞上的FPR-1,在树突状细胞和死亡的癌细胞之间建立稳定的相互作用,进一步增加anti-TNBC免疫力。通过积累和激活CD8+ T细胞,调节免疫抑制微环境,从而显著抑制原发肿瘤的消退和肺转移。



实验设计:
CRT表达及HMGB-1释放实验:
实验中为了观察HMGB-1的释放情况,用不同培养基(含有Pt、ADD、Pt + ADD、1-NPs、Blank-NFs、2-NPs的新鲜培养基(用MMP-2预处理8 h))培养4T1细胞24小时,然后分别收集细胞上清液,用ELISA定量分析HMGB-1浓度,并进行western blot实验,进一步验证纳米微粒的注入是否引起TNBC肿瘤细胞发生ICD反应。


实验结果:
1.NBC中ICD反应的纳米激发




越来越多的证据表明,化疗可以通过诱导ICD反应和/或抑制免疫抑制回路来增强肿瘤免疫。ICD是一种细胞死亡方式,它可以启动针对内源性死细胞抗原的免疫应答,特别是针对肿瘤抗原。利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)对4T1细胞表面的CRT表达进行初步检测,作为测定ICD反应的主要生化指标。如图4a所示,经含Pt培养的4T1细胞表面无CRT表达,而Pt + ADD、1-NPs、Blank-NFs、2-NPs能不同程度诱导4T1细胞CRT表达。流式细胞术定量分析2-NPs组CRT阳性4T1细胞最多(87.2%)(图4b)。Pt + ADD(24.4 2.5%)与Pt(6.4 1.1%)和ADD(11.2 1.5%)相比,对CRT表达水平的升高有协同作用。1-NPs和Blank-NFs的CRT阳性细胞率分别为48.8 5.2%和29.8 3.9%。4T1细胞的CRT表达量与2-NPs的作用呈时间与剂量依赖,这可能不利于刺激CRT的高浓度表达(图4c)。此外,4T1细胞培养基中释放的HMGB-1量通过Western blot和ELISA试剂盒检测(为ICD的另一个主要验证实验),其结果与CRT表达有相似的趋势(图S35,辅助信息)。



2.通过ICD作用增强Anti-TNBC免疫
ATP分泌,CRT表达和HMGB-1释放是肿瘤周围聚集DCs必不可少的条件。树突状细胞(DCs)吞噬肿瘤相关抗原,并分别与树突状细胞表面的P2RX7、CD91、TLR-4结合,使抗原有效呈递至T细胞。此外,化疗诱导的抗肿瘤免疫,需要FPR-1结合在DCs表面,使DCs接近濒死的肿瘤细胞,从而建立稳定的接触。WKYMVm (Wpeptide, Wpeptide)是一种FPR-1激动剂,已被广泛用作免疫佐剂,通过增加趋化性、产生超氧化物和分泌细胞因子来诱导抗肿瘤免疫。
ICD过程中,CRT、HMGB-1分别与DCs表面的CD91、toll样受体4 (TLR-4)结合,吞噬肿瘤抗原,使肿瘤抗原得到最佳表达。IHC数据显示,3-NPs诱导CD91和TLR-4的表达最为丰富,表明其对先天免疫有一定影响。此外,CRT表达和HMGB-1释放在3-NPs的作用下进一步改善。尽管对DCs的聚集没有影响,但FPR-1和annexin-1之间的相互作用通过促DCs接近死亡细胞,在一定程度上促进了ICD反应的发生。


文章小结:
作者提出了一种可转化的纳米颗粒激活的方法来协同诱导和促进ICD免疫反应,最终实现有效抗肿瘤和抗转移的TNBC治疗。这一策略可激发强烈的肿瘤特异性免疫反应,其特点是在肿瘤床内积累免疫效应细胞,调节与肿瘤生长和转移相关的免疫抑制微环境。3-NPs对原位4T1肿瘤模型的治疗效果最好,抑制率最高达93.1%,总体存活率提高约2.7倍。该结论可通过接种疫苗、局部治疗或全身给药等方式应用于临床实践,并可与PD-L1抑制剂等ICIs治疗相结合,也可应用于其他癌症的治疗。


产品信息:

货号:E-EL-H1554c
产品名称:Human HMGB-1(High mobility group protein B1) ELISA Kit人高迁移率族蛋白B1(HMGB-1)酶联免疫吸附测定试剂盒


Typical Standard Curve of Human HMGB-1 ELISA Kit.


The recovery of Human HMGB-1 spiked at three different levels in samples throughout the range of the assay was evaluated in various matrices.


Human HMGB-1 was measured in biological fluids.