JACS: 光动力疗法与免疫检查点阻断疗法协同作用治疗乳癌

【引言】

乳癌是妇女中最常见的癌症（美国），同时也在引起死亡最多的癌症中排名第二（妇女）。免疫检查点阻断疗法是治疗肿瘤的一种有效方法，但是它只对一部分病人有效（肿瘤被T细胞预渗透的病人），因此需要一种方法来敏化肿瘤对检查点阻断疗法的响应。

【成果简介】

最近美国芝加哥大学的林文斌（通讯作者）等人制备了一种核-壳结构（ZnP@pyro）来直接通过光动力疗法（PDT）治疗肿瘤或者与免疫检查点阻断疗法协同作用治疗肿瘤。这种结构的核由ZnP组成，壳是光敏剂（pyrolipid），用光照射时，光敏剂会产生活性氧簇（ROS）来杀死癌细胞，同时也会产生免疫反应，从而增强了肿瘤对免疫检查点阻断疗法的响应。这种方法不仅能够消除原发性肿瘤，还能抑制肿瘤的转移和已经转移的肿瘤。

【图文简介】

图1 ZnP@pyro敏化肿瘤对PD-L1阻断免疫疗法的示意图

ZnP@pyro PDT诱导免疫原性细胞死亡以及释放癌症相关的抗原，抗原到达未致敏T细胞使其产生和分化成肿瘤特异的效应T细胞。ZnP@pyro PDT也能生成一个炎性环境来促进效应T细胞和其它免疫细胞渗透进入原发性肿瘤和转移肿瘤中。当与PD-L1检查点阻断疗法结合，ZnP@pyro PDT不仅能消除原发性肿瘤，也能阻止肿瘤的转移。

图2 ZnP@pyro的制备与表征

（A）ZnP@pyro核-壳结构的示意图；

（B）ZnP@pyro的TEM图；

（C）ZnP@pyro在PBS中的数均直径；

（D）注射ZnP@pyro后血液中光敏剂（pyrolipid ）的含量与时间的关系；

（E）ZnP@pyro在带4T1肿瘤小鼠中的生物分布和肿瘤吸收。

图3 ZnP@pyro诱导细胞程序化凋亡和坏死

（A）ZnP@pyro + 激光辐照处理引发4T1癌细胞的程序化凋亡和坏死（用流式细胞仪分析）；

（B）体外实验中4T1 癌细胞经ZnP@pyro + 激光辐照处理引发程序化凋亡和坏死的共聚焦图片；

（C）用 H&E染色得到的细胞程序化凋亡和坏死图片。

图4 ZnP@pyro PDT诱导癌细胞免疫显型和急性炎症反应

（A，B）自由光敏剂或者ZnP@pyro加光辐照处理后4T1癌细胞表面CRT的暴露数量；

（C，D）分别代表体外和体内CRT暴露的共聚焦图片；

（E）促炎症反应细胞活素在老鼠血液中的含量。

图5 ZnP@pyro PDT与PD-L1 阻断疗法结合消除原发性4T1肿瘤以及阻止肿瘤肺转移

（A）肿瘤生长曲线。黑色箭头代表注射纳米颗粒，红色箭头代表光辐照；

（B）肿瘤的最终重量；

（C）肿瘤的照片；

（D）肿瘤小点在肺部的示意性分布；

（E）肿瘤小点在肺部的数量；

（F）用H&E 染色的肺部切片；

（G）肺部中的转移比例；

（H）不同处理后肿瘤的示意图；

（I）不同处理后结晶紫（crystal violet ）的吸光度。

图6 ZnP@pyro PDT敏化癌细胞对免疫检查点阻断疗法的响应

每个动物的左侧和右侧都注射了肿瘤细胞来获得双边的肿瘤模型。右边的肿瘤定义为原发性肿瘤并且用光辐照，左边的肿瘤定义为远距离肿瘤并且不用光辐照。注射ZnP@pyro 24小时后用光辐照，然后注射抗PD-L1药物，如此每隔一天注射一次直至第三次。

（A，B）为4T1原发性肿瘤和远距离肿瘤的生长曲线；

（D，E）为TUBO相应的生长曲线；黑色箭头代表注射纳米颗粒，红色箭头代表光辐照；

（C，F）肿瘤质量。

图7 ZnP@pyro PDT 加免疫检查点阻断疗法激活系统性抗肿瘤免疫反应

每个动物的左侧和右侧都注射了肿瘤细胞来获得双边的肿瘤模型。右边的肿瘤定义为原发性肿瘤并且用光辐照，左边的肿瘤定义为远距离肿瘤并且不用光辐照。注射ZnP@pyro 24小时后用光辐照，然后注射抗PD-L1药物，如此每隔一天注射一次直至第三次。

（A）在第22天时在每组动物中取出脾细胞，然后用3T3/NKB或者控制3T3/KB细胞刺激，测定IFN-γ SFC含量；

（B）远距离肿瘤中CD45⁺粒细胞占肿瘤细胞总数的百分比；

（C）NK细胞；                   （D）CD8⁺T 细胞；

（E）CD4⁺ T 细胞；          （F）B细胞；

（G）免疫荧光染色后肿瘤代表性的CLSM图。

【总结与展望】

作者制备了ZnP@pyro核-壳结构用于PDT和免疫检查点阻断协同治疗转移乳癌，这种方法不仅能消除原发性肿瘤，还能抑制肿瘤肺转移额已经转移的肿瘤。这种方法可以扩大免疫原性疗法的适用人群。

文献链接：Photodynamic Therapy Mediated by Nontoxic Core−Shell Nanoparticles Synergizes with Immune Checkpoint Blockade To Elicit Antitumor Immunity and Antimetastatic Effect on Breast Cancer(JACS, 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b09538)

本文由材料人生物材料组陈昭铭供稿，材料牛编辑整理。

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