济南实验室郑树森院士/王杭祥教授团队在《Advanced Science》期刊发表 新型免疫原性聚合物胶束的研究成果

免疫检查点阻断疗法（Immune checkpoint blockade, ICB）是抗肿瘤领域的革命性进展，在多种恶性肿瘤中表现出优越的临床疗效，但仍存在整体应答率较低和治疗抵抗等问题。近日，郑树森院士团队联合王杭祥团队在Advanced Science在线发表题为“Triple-Combination Immunogenic Nanovesicles Reshape the Tumor Microenvironment to Potentiate Chemo-Immunotherapy in Preclinical Cancer Models”的研究论文。该研究构建了一种能够改善“冷肿瘤”的免疫微环境，并实现细胞毒药物、免疫激动剂及ICB抗体共递送的新型聚合物胶束系统，在乏免疫浸润的乳腺癌和黑色素瘤模型中实现强效的抗肿瘤疗效（图1）。该研究由浙江大学医学院附属第一医院与济南微生态生物医学省实验室合作完成。

图1. 基于聚乳酸的前药策略和模块化设计原则，制备兼具肿瘤靶向能力和免疫检查点抑制功能的联用药物载体（αPDL1/GEM NPs）

研究团队首先基于药物前体策略，利用生物可降解的聚乳酸（PLA）对化疗药物吉西他滨（GEM）胞嘧啶环上的N4位点进行化学修饰，制备得到的吉西他滨药物前体（PLA-GEM）。该前体可通过自组装的方式形成聚合物胶束系统（GEM NPs），增强GEM的代谢稳定性，延长GEM的血循环半衰期。研究团队发现，吉西他滨能够上调肿瘤细胞表面PD-L1的表达，为联合PD-L1单抗的治疗及靶向提供了可行性。将PD-L1单抗通过巯基-马来酰亚胺的加成反应修饰到GEM NPs表面，得到兼具肿瘤靶向作用和免疫检查点抑制功能的联用纳米制剂（αPDL1/GEM NPs）。两种纳米胶束的粒径在170-190 nm之间，分布均一且具有良好的稳定性（图1）。

通过药效学研究发现，相比吉西他滨的临床注射液，GEM NPs具有更有效的抗肿瘤能力。同时相比GEM NPs联用αPD-L1，具有靶向能力的αPD-L1/GEM NPs有更佳的瘤内递送效率和抗肿瘤效果。以上研究结果表明修饰到聚合物载体表面的PD-L1单抗比其游离形式产生了更优越的抗肿瘤活性和激活效应T细胞的能力，为吉西他滨联合免疫治疗的治疗模式提供了新思路（图2）。

图2. αPD-L1/GEM NPs的药效学评价

有较多的研究表明，ICB的疗效与肿瘤部位免疫细胞的浸润程度密切相关。T淋巴细胞是抗肿瘤免疫的前沿执行者，ICB疗法正是通过解除T细胞的功能抑制来实现其抗肿瘤疗效。而在免疫沙漠型和免疫排除型的肿瘤微环境中，仅存在大量免疫抑制性的细胞，CD8+ T淋巴细胞数目稀少，这极大地限制了ICB的疗效。为了增加乏免疫浸润型肿瘤对ICB的敏感性，需要新的策略来促进肿瘤部位免疫效应细胞的浸润。干扰素刺激因子（Stimulator of interferon genes, STING）信号通路广泛存在于免疫细胞中，它能够感受细胞内双链DNA的存在，诱导机体产生免疫反应，是组成机体固有免疫的重要防线。STING通路的激活能够上调I型干扰素和其他抗肿瘤细胞因子的表达，这些组分可以进一步促进抗原递呈细胞比如树突状细胞的成熟，进而诱导T淋巴细胞的活化，促进效应细胞浸润到肿瘤微环境。

针对乏免疫浸润的肿瘤对免疫治疗反应率低，以及术后易复发及转移的临床难题，研究团队在αPDL1/GEM NPs的疏水内核中进一步荷载一种具有强效免疫激活作用的STING激动剂（diABZI），制备得到血液长循环和瘤内高蓄积的靶向性共载胶束（GPS NPs）。由于STING通路的激活能够促进树突状细胞的成熟和抗原呈递作用，并上调I型干扰素和抗肿瘤细胞因子的表达，因此STING激动剂和PD-L1单抗的联用能够将固有免疫与适应性免疫有机结合在一起，改善乏免疫浸润的肿瘤微环境。在高度恶性且极易复发和转移的小鼠乳腺癌和黑色素瘤模型中，发现GPS NPs作为新辅助治疗策略，联合手术切除，能够有效抑制肿瘤术后的复发及转移，实现术后小鼠长期的无瘤生存。此外，在黑色素瘤再接种模型中，发现小鼠对再接种的肿瘤细胞产生了排斥反应，并在小鼠脾脏中检测到肿瘤特异性的CD8+ T细胞。以上研究结果表明GPS NPs能够重塑肿瘤免疫微环境，帮助机体建立适应性免疫反应并产生长效免疫记忆效应。

浙江大学医学院临床八年制博士生史筱薇为论文第一作者，郑树森院士和王杭祥研究员为该论文的通讯作者。课题组已在PNAS、Cancer Res.、Adv. Mater.、ACS Nano、Biomaterials、J. Controlled Release等高水平学术期刊发表论文近100篇。本研究获得了济南微生态生物医学省实验室项目（编号：JNL-2022010B）及国家自然科学基金委面上项目等经费的资助。