Advanced Functional Materials:金属多酚网络纳米泵实现肿瘤三重杀伤策略

X射线的应激反应使肿瘤对抗细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(anti-CTLA-4)疗法敏感。临床上已应用放射治疗(RT)和CTLA-4免疫检查点阻断治疗的组合,并产生了突出的协同抗肿瘤效果,同时引起全身的免疫抗肿瘤效应。然而,这种联合治疗会诱发T细胞耗竭和肿瘤细胞中程序性死亡配体1(PD-L1)表达增加引起的RT抵抗。

基于多酚中金属离子与多酚配体之间的配位作用,金属多酚网络(MPNs)是一种新兴的超分子结构。多酚中存在的酚羟基可与多价金属离子螯合,自组装构建成框架网络结构。根据金属离子的不同功能,MPNs可以作为生物成像的造影剂和细胞生化反应的催化剂。同时,由于多酚类物质的多种生物学功能,如粘附、抗血栓形成和抗肿瘤能力,MPNs被认为是很有前景的药物载体。MPNs具有良好的稳定性和生物安全性,得到生物医学领域学者的广泛关注。基于MPNs的优势,澳门大学代云路教授团队合理设计和应用MPNs作为载体,实现肿瘤三重杀伤策略(图1)。

图一:金属多酚框架纳米泵的构建及肿瘤三重杀伤策略

Ce6-PEG-多酚与金属铪元素配位,atovaquone和sabutoclax包裹于NPs内,成功地自组装形成纳米复合物AHSC NPs。透射电子显微镜图像揭示了AHSC NPs的形态。动态光散射分析结果表明,AHSC NPs的大小约为21.04 nm。AHSC NPs的能量色散X射线光谱分析表明,金属铪成功配位到AHSC NPs中。此外,傅里叶变换红外光谱分析的结果证实,atovaquone和sabutoclax包裹于AHSC NP 中。紫外可见吸收光谱可以清楚看到AHSC NPs中包括Ce6和atovaquone的特征峰。另外,atovaquone和sabutoclax的药物包封率分别为19.33%和31.25%。通过电感耦合等离子体质谱测定,AHSC NPs中金属铪元素的质量分数约为35.21 wt%。此外,铪浓度和AHSC NPs的粒径在24小时中没有显著变化,表明AHSC NPs在水、培养基和胎牛血清中具有很好的稳定性(图二)。

图二:金属多酚网络纳米泵的体外表征实验结果

为研究anti-CTLA-4抗体和RT联用对PD-L1表达的影响,作者们建立了小鼠皮下4T1肿瘤模型(图三)。实验结果表明,随着anti-CTLA-4 抗体和RT联用的轮数增加,PD-L1蛋白的表达也逐渐提高。另外,在加入anti-PD-L1抗体的分组中,anti-PD-L1抗体很好地抑制PD-L1的阳性率。这一结果与临床试验一致。接下来,通过流式细胞术比较了不同组处理的小鼠淋巴中免疫细胞的增殖,激活和耗竭。实验结果表明,RT结合双抗体可促进T细胞增殖,激活和抑制T细胞的耗竭。

图三:小鼠体内anti-CTLA-4抗体和RT联用,对PD-L1表达及免疫的影响

为了证明三联疗法对免疫治疗的激活,作者们建立了小鼠原位双边4T1肿瘤模型(图四)。原位及远端肿瘤和脾脏通过处理,进行染色,采用流式细胞术进行分析。实验结果表明,AHSC NPs介导的RT+双抗体(anti-CTLA-4和anti-PD-L1抗体)疗法提高CD4+ T细胞,CD8+ T细胞比例,降低M2巨噬细胞比例,同时激活记忆T细胞,产生长期免疫效应。

图四:AHSC NPs介导的RT+双抗体(anti-CTLA-4和anti-PD-L1抗体)疗法的体内免疫治疗效果

总体来说,AHSC NPs介导的RT+双抗体(anti-CTLA-4和anti-PD-L1抗体)三联疗法是一种简单而有效的策略来实现早期肿瘤的治疗。希望初步的结果可以为正在进行的临床试验提供参考,并为RT与免疫治疗相结合的广泛应用做出贡献。

文章的通讯作者为澳门大学代云路助理教授,第一作者为澳门大学博士生桑玮张展

论文信息:

A triple-kill strategy for tumor eradication reinforced by metal-phenolic network nanopumps

Wei Sang#, Zhan Zhang#, Guohao Wang, Lisi Xie, Jie Li, Wenxi Li, Hao Tian, Yunlu Dai*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202113168

原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202113168