Advanced Science: 低剂量软X射线远程控制的镧系纳米疫苗用于深组织CO气体释放和全身自适应免疫激活

创新点

湖南师范大学曾松军、香港理工大学郝建华课题组设计了一种新型软X射线响应的CO气体释放镧系纳米疫苗用于深组织气体和CO激活的抗肿瘤免疫治疗,为实现深组织(> 5 cm)的CO释放和远程X-射线光激活的适应性免疫响应提供了新的策略。

关键词

软X射线激活的CO释放,镧系纳米疫苗,气疗,免疫抑制肿瘤微环境调节,自适应免疫激活

正文

近年来,抗肿瘤免疫治疗由于其可控制的副作用在早期肿瘤的治疗方面获得了重要突破。通过影响自身免疫系统,免疫治疗在消除恶性肿瘤细胞方面显示出了良好的效果。然而,现有的抗肿瘤免疫治疗方法仍存在一些不足,如实体瘤固有的免疫抑制环境,缺乏肿瘤免疫监测,导致免疫逃逸和低应答率。最近研究表明,一些基于光响应的纳米材料抗肿瘤治疗可以触发肿瘤免疫原性细胞死亡,同时通过诱导活性氧产生激活抗肿瘤免疫反应,从而增强抗肿瘤免疫治疗效果。然而,由于近红外光(< 1100 nm)在生物组织中固有的大光子散射损失,对深部肿瘤的穿透深度受限(< 1 cm),极大地限制了深组织肿瘤的免疫治疗效率。因此,开发一种新型的光控纳米疫苗来激活深部实体肿瘤的抗肿瘤免疫反应已成为癌症免疫治疗的迫切需求之一。另一方面,CO气体抗肿瘤治疗作为一种新的绿色治疗策略,在保护正常细胞不受凋亡的同时,对癌细胞具有积极的治疗作用,开辟了癌症治疗的新领域。但其治疗效果也受到深部组织可控气体释放效率的限制。因此,亟需开发深组织CO可控释放的新策略。此外,研究表明CO气体可以通过增加氧化应激和促进活性氧的产生来增强癌细胞的化学敏感性。因此,CO气体疗法有望作为一种新的肿瘤免疫原性细胞死亡诱导剂来调节免疫抑制微环境和激活全身适应性免疫反应。

湖南师范大学曾松军教授、香港理工大学郝建华教授课题组通过把镧系纳米闪烁体和光响应CO释放分子结合起来,设计了一种软X射线触发CO释放的纳米疫苗(ScNPs-PhotoCORM)用于深组织的气体释放和肿瘤治疗。在低剂量软X射线照射下,通过调控掺杂Tb离子浓度,所设计的纳米疫苗显示出了显著增强的辐射荧光。通过纳米闪烁体和光响应CO释放分子之间高效的共振能量传递,实现了深组织(> 5 cm)CO的有效释放。首次揭示了CO作为一种新的免疫原性细胞死亡诱导剂,实现了深部组织免疫抑制的肿瘤微环境调节,并同时通过刺激活性氧产生激活宿主自适应性抗肿瘤免疫响应。更重要的是,所设计的纳米疫苗通过低剂量软X射线激活了全身抗肿瘤免疫反应,对局部和远处的肿瘤都有有效的抑制作用。该工作为设计新型抗肿瘤纳米疫苗用于协同深组织气体治疗和远程低剂量软X射线光激活免疫反应提供了新的策略。

文章通讯作者为湖南师范大学曾松军教授、香港理工大学郝建华教授,第一作者为湖南师范大学博士研究生李有斌。该工作获得了国家自然科学基金、湖南省科技发展计划等项目的资助。

论文信息

Low Dose Soft X‐Ray Remotely Triggered Lanthanide Nanovaccine for Deep Tissue CO Gas Release and Activation of Systemic Anti‐Tumor Immunoresponse

Youbin Li, Mingyang Jiang, Zhiming Deng, Songjun Zeng*, Jianhua Hao*

Advanced Science

DOI/10.1002/advs.202004391