利用纳米技术提高癌症免疫治疗效果的研究进展

免疫治疗是一种通过增强免疫应答反应,或解除免疫抑制作用来治疗癌症的方法.利用纳米技术能够防止抗原、免疫刺激分子等降解,提高免疫刺激分子等药物在肿瘤部位的富集,改善其生物分布和释放动力学,同时使其靶向作用于肿瘤微环境内的基质细胞、肿瘤细胞和免疫细胞,进行局部免疫调节,从而更有效地治疗癌症和预防全身免疫毒性.本文主要对免疫治疗的现状以及利用纳米技术提高免疫治疗效果的研究进行了总结,并对纳米技术在免疫治疗中应用的挑战进行了分析与展望.     

阻断循环肿瘤细胞免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A抑制肿瘤转移

<正>肿瘤细胞的转移扩散是癌症相关死亡的主要原因.从原发灶肿瘤脱落的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)被认为是肿瘤远端转移的“种子”[1].阐明肿瘤细胞转移扩散的潜在机制、开发针对肿瘤转移“种子”细胞的新型治疗策略对抑制肿瘤转移具有重要意义.近年来,随着人们对肿瘤免疫逃逸的认知,实体肿瘤原发或转移灶肿瘤微环境中肿瘤细胞与不同类型的免疫细胞之间的免疫检查点分子已经得到了广泛的研究,并被应用于肿瘤的临床治疗.     

模式识别受体AIM2的激活、调控及在移植免疫中的作用

器官移植是治疗器官终末期疾病的最有效手段,诱导特异性移植免疫耐受是移植免疫领域的主要研究方向.黑色素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2, AIM2)是一种位于细胞内的模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR), AIM2识别异常双链DNA(double-stranded DNA, dsDNA)并对多种免疫细胞发挥调控作用.越来越多的证据表明, AIM2的激活与移植排斥的发生密切相关.移植物细胞损伤时会释放包括dsDNA在内的多种损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs), AIM2识别移植物来源的dsDNA后激活固有免疫反应并协调适应性免疫反应, AIM2可能对诱导移植免疫耐受有重要影响.本文总结了移植物来源的dsDNA进入细胞质并激活AIM2的过程以及AIM2激活所受到的多层次调控,并从固有免疫系统及适应性免疫系统两个方面探讨了AIM2在移植免疫中的作用,并对后续研究进行了展望.     

仿生生物自发光纳米材料用于肿瘤光动力治疗

光动力疗法(PDT)具有高效的肿瘤细胞杀伤能力,因此被用于多种肿瘤的治疗,但是光在组织中穿透性较差,限制了光动力疗法的进一步发展.为解决肿瘤光动力治疗中外部照射光组织穿透力弱的问题,本文仿生萤火虫生物发光特性,构建了可在组织内部进行生物自发光的纳米材料.选择ZIF-8对生物发光系统进行封装,并选择Mn O2对ZIF-8进行包裹以此来减少纳米粒子的毒性.该纳米粒子能够实现发光系统在肿瘤部位响应释放.同时,选择激发波长与生物发光波长重叠的光敏剂直接与发光系统相连,保证了高效的生物发光共振能量转移.本文研究证实了该纳米材料具有层次分明的核壳结构,以及良好的细胞生物相容性,可被肿瘤细胞大量摄取.进一步研究证明该纳米材料可在肿瘤细胞高谷胱甘肽的微环境中降解,释放催化酶及发光底物,并在腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的作用下进行生物自发光.同时,细胞实验证实了发光底物可通过生物发光共振能量转移效应激发光敏剂产生活性氧,进行光动力治疗,对耐药肿瘤细胞具有良好的细胞杀伤效果.本文构建的生物自发光纳米材料具有在生物深层组织进行生物自发光激活光敏剂光动力的潜力,有望解决肿瘤光动力治疗中外部照射光组织穿透力弱的缺...     

利用免疫系统控制癌症

随着癌症基础研究的深入,癌症的发生发展与癌细胞的免疫监视逃逸的密切关系逐渐被揭示.患者机体内多种抗肿瘤免疫细胞的存在及其抗肿瘤作用的认识,提示研究者利用免疫系统可能控制癌症.基于肿瘤免疫基础研究以及生物技术的进步,免疫治疗逐渐登上了癌症治疗的舞台.免疫治疗是一种新兴的癌症治疗手段.无论是通过激活自体免疫,还是提供过继性免疫,其疗效在近年来都不断被证实,充分证明了利用免疫系统可能有效控制甚至治愈癌症.肿瘤免疫治疗的时代已经到来.相信肿瘤基础研究的不断深入,将帮助研究者更充分有效地使用免疫系统,从而为癌症治疗提供新的有效手段,为患者带来福音.     

一种用于癌症治疗的硫普罗宁包被载阿霉素的金纳米棒的制备与表征

金纳米材料在医学诊断和治疗领域有着很大的应用前景,其中金纳米棒(AuNRs)更是广泛应用于癌症治疗研究.本文中,硫普罗宁作为一种新型的巯基药物,被用来稳定金纳米棒得到Au-TIOP NRs.阿霉素(DOX)是一种化疗药物,通过与DNA反应扰乱细胞周期,从而诱导细胞凋亡,实验通过静电吸附将阿霉素连接到硫普罗宁包被的金纳米棒的表面从而获得Au-TIOP-DOX NRs,并进行了一系列的表征和初步的细胞毒性实验.另外本文提出,利用金纳米棒的近红外吸收和被动靶向肿瘤细胞的特性可实现肿瘤治疗,更重要的是,巯基药物硫普罗宁的羧基基团可以被DNA/RNA、功能多肽或药物分子等修饰,使金纳米棒成为一种新型的治疗癌症的药物输送系统.     

纳米材料用于调控癌症免疫应答

近年来,癌症免疫疗法在临床上取得了巨大的成功并成为癌症治疗的潜在支柱性疗法.然而,以免疫检查点抑制剂和嵌合抗原受体T细胞疗法为代表的肿瘤免疫疗法在临床治疗中却常伴随响应率低、持续时间短、易复发等问题.了解造成免疫疗法局限性的原因对于提高免疫疗法临床疗效至关重要.本文对肿瘤的免疫逃逸通路进行了分析,并归纳了近年来纳米材料在调控癌症免疫应答方面的研究进展,最后总结了当前纳米材料用于癌症免疫疗法中仍存在的问题并提出了克服这些限制的策略.     

用于肿瘤血管栓塞治疗的智能型DNA纳米机器人

恶性肿瘤(癌症)是危害人类健康的一大杀手.肿瘤的快速增殖高度依赖于肿瘤血管的形成及血液供应,因此堵塞肿瘤血管饿死肿瘤细胞成为继放化疗、手术及免疫治疗之后的又一有效治疗策略.凝血酶(thrombin)可以高效地激活血小板并将纤维蛋白原转化为纤维蛋白,进而诱导血栓形成.而游离的凝血酶在血液中的半衰期很短,并且会引起非特异性的血栓形成,造成健康组织的损伤,大大地限制了该分子在肿瘤栓塞治疗中的应用.寻求可以将凝血酶精准递送到肿瘤组织局部的新方法,实现特异性肿瘤血管栓塞成为亟待解决的难题. DNA纳米折纸技术的快速发展使这一问题得以解决.本团队近期构建了智能响应性纳米机器人,将凝血酶精准高效地递送到肿瘤局部,诱导血栓形成,实现高效抑制肿瘤生长和转移的目的.本文将对该领域近年来的国内外研究进展和本实验室的研究成果进行简单概述,并对该技术领域的发展方向和前景提出一定的展望.     

芹菜素通过抑制PKB/Akt激酶活性诱导人胃癌细胞凋亡

芹菜素是一种广泛分布于水果和蔬菜中的黄酮类物质. 研究证实, 芹菜素在体外可以抑制多种肿瘤细胞的生长, 但其发挥抗肿瘤作用的确切机制目前还不十分清楚. 采用人胃癌细胞株为肿瘤模型, 在体外探讨了芹菜素对胃癌细胞的生长抑制和凋亡诱导作用. 结果发现, 芹菜素可以明显抑制胃癌细胞的生长. 此外, 利用DNA琼脂糖凝胶电泳检测到典型的DNA梯形条带, Western blotting方法检测到Caspase-3的活性片段, 并呈现明显的时间依赖关系, 说明芹菜素可以诱导细胞发生凋亡. 进一步研究发现, 芹菜素在诱导细胞凋亡的同时可以抑制蛋白激酶B (Akt)的激酶活性. 芹菜素可以时间依赖方式抑制与细胞增殖相关的Akt及Akt下游促凋亡蛋白Bad的磷酸化, 但对总Akt及总Bad蛋白的表达无影响. 实验结果提示, 芹菜素可以通过抑制Akt激酶活性而诱导胃癌细胞发生凋亡. 由于已经证实在多种肿瘤细胞中存在Akt激酶的活化, 因此对肿瘤细胞中Akt激酶的抑制将为肿瘤的临床治疗提供新的思路.     

纳米技术识别和调控肿瘤微环境用于肿瘤诊疗的研究进展

肿瘤是由肿瘤细胞及其周围的基质细胞和非细胞组分构成的复合体.肿瘤微环境在肿瘤的生长与转移过程中发挥至关重要的作用,因此越来越多的研究致力于探索靶向或调控肿瘤微环境的诊断试剂和治疗药物.新兴的纳米技术为肿瘤的精确定位和早期诊断、靶向、长效和联合治疗提供了重要的研发平台,为克服传统药物非特异性靶向和非选择性损伤机体组织的瓶颈问题提供了可能.本文概述了肿瘤微环境的组成、特性及关键调控因子,总结了目前针对肿瘤微环境的抗肿瘤药物研究进展,阐述了靶向型和调控型纳米材料诊断肿瘤微环境的最新进展,同时对靶向和调控肿瘤微环境的纳米材料在肿瘤治疗方面的应用进行综述.提高纳米药物和诊断试剂的特异性及诊疗一体化,将是未来的重要发展方向之一.     

CD8α和CD3ε的融合分子介导T淋巴细胞凋亡

T淋巴细胞抗原受体(TCR)的α/β或γ/δ异二聚体与CD3形成抗原受体复合物(TCR/CD3),才能识别抗原刺激并传递抗原刺激信号.CD3一般由4种亚基组成,即CD3γ,δ,ε和ζ.在8条多肽链组成的TCR/CD3复合物中,CD3ε是TCR/CD3复合物装配的起始者和抗原刺激信号的传递者.以抗CD3ε的单克隆抗体模拟抗原刺激,可引起胸腺细胞凋亡(apopto-sis),而在成熟的T细胞中,一般会引起细胞激活、增殖或免疫不应性,CD3ε的激活信号是通过CD3ε的胞内功能区 ITAM(immune receptor tyrosine-based activation motif)而传递的.最近的研究表明,抗CD3ε单克隆抗体也可诱导某些肿瘤细胞的凋亡,这种细胞死亡形式称为激活诱导的细胞死亡(activation-induced cell death).但是,到目前为止,对于CD3ε传递凋亡信号的分子机制尚未见报道.     

肿瘤微环境响应聚合物胶束在肿瘤诊疗中的应用

肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)是一种在肿瘤发生发展过程中,由肿瘤细胞与浸润的免疫细胞、基质细胞、血管、细胞外基质和分泌因子等共同构成的特殊生理环境,表现出乏氧、弱酸性、高内源性过氧化氢(H2O2)浓度、高谷胱甘肽(glutathione, GSH)含量,以及部分酶过度表达等特征.目前,基于TME响应聚合物胶束(polymeric micelles, PMs)体系为药物的精准递送提供了新思路,在纳米医学领域引起了越来越多的关注. TME响应PMs,在正常生理环境(如血液)中保持结构稳定,而到达肿瘤组织后,可通过质子化、界面电性翻转、化学键水解等物理化学变化来响应TME的生理特性,提高对肿瘤组织的靶向能力,实现在肿瘤组织中的有效富集.本文回顾了近年来TME响应PMs的研究进展,重点介绍了TME响应PMs的设计思路、响应机制和靶向策略.在对各响应策略进行归纳整理之后,总结比较了各响应策略的优势及其不足.并在此基础上,探讨了TME响应PMs在肿瘤精准诊疗中更多的应用前景.     

表达新城疫病毒血凝素-神经氨酸酶基因重组禽痘病毒的构建及其抑瘤作用

来源于新城疫病毒的血凝素-神经氨酸酶(hemagglutinin-neuramidinase, HN)蛋白不仅能够介导受体识别, 还具有水解这些受体中N-乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminic acid, NAcneu, 唾液酸)成分的神经氨酸酶(neuraminidase, NA)活性. 研究表明, HN蛋白可针对包括人类在内的哺乳动物产生抗肿瘤作用和免疫刺激作用. 为探索HN基因在肿瘤基因治疗中的应用, 构建了表达HN的重组禽痘病毒(vFV-HN), 并通过体内外实验比较了其与野生型禽痘病毒(FPV)的抗肿瘤作用. 实验结果表明, 虽然B16肿瘤细胞对FPV感染所致细胞毒作用具有一定耐受性, 但vFV-HN具有显著的抑瘤作用. 并且, 与FPV相比, vFV-HN免疫可显著延长荷瘤动物模型的生存期. 另外, vFV-HN免疫可刺激产生B16肿瘤细胞特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)反应和促进CD4⁺和CD8⁺ T淋巴细胞的增殖. 研究还发现, vFV-HN免疫可刺激小鼠分泌IL-2和IFN-g等Th1类细胞因子, 说明vFV-HN的抑瘤作用与Th1类免疫反应相关. 实验结果提示, vFV-HN免疫具有潜在的肿瘤基因治疗研究价值.     

使药物只命中肿瘤细胞

肿瘤化学治疗中的一个主要局限,在于抗肿瘤药物不能区别对待正常的与恶性的细胞.然而沙斯卡奇旺(Saskatchewan)大学肿瘤研究系的华林顿(R.Warrington)证明,在一个正常的细胞群体中利用药物治疗并结合细胞生长周期的控制,可以选择性地杀死肿瘤细胞.一般说来,正常培养细胞的生长增殖、分化与衰退的周期,都是有控制的.     

基于纳米材料的CpG核酸药物载运系统

人工合成的含有胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸的脱氧寡核苷酸(CpG ODN)可以模拟细菌DNA的免疫激活作用,被哺乳动物免疫系统视为"危险"信号而引发机体产生免疫应答.因此,CpG ODN可以作为潜在的治疗性DNA和免疫佐剂,在感染性疾病、过敏性疾病和癌症的辅助治疗中发挥作用.然而,未经修饰的CpG ODN通常易被核酸酶降解,细胞摄取率低,需要较高的给药剂量和反复给药,这些缺陷严重地限制了CpG的应用.近年来,纳米技术的发展为解决核酸药物的递送问题提供了新的工具.已有大量研究报道显示,纳米材料负载的CpG核酸药物表现出高活性、低毒性、生物相容性好等特点,有望作为新型免疫治疗制剂应用于相关疾病的预防和治疗中.本文对CpG核酸药物的发展背景进行了简述,介绍了CpG药物的作用机制、CpG载运对载体材料提出的要求,重点对近年来兴起的多种基于新型纳米材料(包括纳米脂质体/共聚物、各种无机纳米材料和DNA纳米结构等)的CpG载运体系进行了评述,总结了各种载运系统的原理和特点,并对纳米材料递送CpG药物的发展趋势进行了展望.     

功能化介孔硅纳米载体的设计及其应用

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料因其优良的物理化学性能在生物医学领域表现出巨大的应用潜力,已被广泛应用于药物/基因传递、疾病诊断、以及组织工程修复等,尤其在纳米抗癌制剂的研究中占有独特的地位.其中,介孔硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticle,MSN)因其独特的优良性能,如合成方法简单易行、重复性好、纳米粒子尺寸及介孔孔径均一可调、比表面积高、孔体积大、表面易进行功能化修饰、具有良好的生物相容性、能够有效负载诊疗制剂,而被广泛应用于构建药物控制释放系统.这种以介孔硅纳米粒子为基底构建的多功能智能响应载体系统能够有效运载抗肿瘤药物,其能够在到达病变部位以前保持"零释放"性能,而在进一步靶向功能基介导下特异性达到肿瘤部位或细胞后,在特异性刺激信号作用下响应性释放药物.这种将抗癌药物特异性传递至靶位点的方式,能够极大程度地发挥药物治疗效果,有效降低抗癌药物毒副作用,提高药物利用率,从而为高效抗肿瘤治疗提供保障.本文综述了刺激响应型介孔硅纳米粒子在抗癌纳米医学中的系列应用,着重介绍用于智能药物释放和肿瘤靶向治疗的介孔硅纳米粒子的多种功能化构建策略.     

癌症治疗新思路-靶向肿瘤干细胞

肿瘤干细胞(cancer stem cell/tumor-initiating cell, CSC/TIC)是肿瘤组织中具有很强增殖能力、表现部分干细胞特性的细胞亚群, 在肿瘤对放化疗抗性的产生和癌症的复发中起关键作用. 目前用于靶向肿瘤干细胞的药物多为小分子抑制剂和融合蛋白. 以溶瘤腺病毒为载体携带外源基因表达的新型治疗策略-病毒基因疗法, 在各种抗癌方案中展现出明显的优势, 对实体瘤表现出很好的疗效, 将其应用于靶向肿瘤干细胞的治疗具有良好的发展前景. 根据肿瘤干细胞维持自身功能所依赖的分子机制, 人们制定了一系列行之有效的针对性治疗策略. 本文就目前针对肿瘤干细胞的靶向性治疗的研究进展作一评述.     

癌症个体精准化诊治的挑战和癌细胞纳米生物力学研究的应用前景

中国癌症负担日益加重的今天,临床上急需可以实现癌症早诊早治的方法以及可以在癌症各阶段对患者预后进行精确评估的手段.目前的癌症诊断金标准——病理学诊断对预后的评估能力有限,难以满足临床个体化治疗的要求.即使使用二代测序等先进的基因分析技术,所得的信息也往往是间接和局部的,无法在单细胞水平上对癌细胞的生物学行为,尤其是侵袭或转移的能力进行准确的判断.得益于近年来纳米和微流控技术的发展,研究人员在少量的细胞与组织样品上即可进行细胞生物力学性质与肿瘤微环境的定量分析,进而预测癌细胞的侵袭转移能力,对患者的预后进行快速精准评估.同时,也有研究发现,通过检测肿瘤细胞的生物力学性质,可以评估肿瘤细胞的耐药性和治疗反应.为应对目前临床对肿瘤诊断与治疗的新要求,本文阐述了癌细胞生物力学的分子机制基础研究与其在癌症诊治中可能的应用与展望.     

基于DNA G-四链体识别的抗肿瘤分子筛选及结构设计研究进展

以生物靶分子为基础进行抗肿瘤药物先导化合物的筛选是抗肿瘤药物研究的热点之一. DNA G-四链体结构的发现和现代分子生物学技术对其与癌症关系的揭示, 为目前抗肿瘤药物研发提供了一个新的契机. 能够诱导DNA形成G-四链体结构或者与G-四链体特异性结合并使之稳定的化合物有望抑制肿瘤细胞的生长, 从而达到抗癌的作用. 以G-四链体为抗癌药物作用靶点对化合物进行筛选和结构设计是目前化学家和生物学家的关注点. 本文旨在针对靶向G-四链体的抗肿瘤分子筛选、结构设计以及抗肿瘤药物开发三个方面的最新研究进展进行综述. 首先, 介绍两种基于G-四链体对其配体结构特异性识别而对化合物进行结构筛选的研究方法: 基于核磁共振进行抗肿瘤化合物筛选方法以及计算机虚拟筛选. 其次, 从化合物与G-四链体之间静电相互作用方面来进行G-四链体配体的结构设计, 主要包括以下4种类型: (1) 原位胺的质子化; (2) 通过杂环芳香族化合物上的N-甲基化; (3) 中心金属离子的存在; (4) 不带电荷的化合物. 最后, 对目前基于G-四链体为抗肿瘤作用靶点、已经走向临床实验的CX-3543, AS1411两个抗肿瘤药物的开发与作用机制进行介绍.     

天然抗癌细胞的发现

在“免疫监视”体组织的细胞的探索中,免疫学家已发现种类繁多的淋巴细胞,每一种具有特殊的功能。在正确的培养条件下某些类型的细胞可以杀死其他类型的的细胞(包括肿瘤细胞)。这些细胞包括T淋巴细胞子集和“天然”杀伤细胞。现代免疫学研究已揭示,淋巴细胞是通过释放出类似激素的物质(总称为淋巴激活素)来联系的,这种激活素可固着在细胞表面并“激活”细胞。一种熟知的淋巴激活素是由被抗原激活的T淋巴细胞释放出的间白细胞素-2(IL-2)。1980年美国国家癌症研究所的S.Rosenberg组注意到,当正常人或动物的淋巴细胞用IL-2培养时可获得杀死培养物中肿瘤细胞的能力。在84年完成的一系列实验中已表明,把淋巴激活素激活的杀伤细胞(LAK)注入肺部患转移瘤的小鼠,肿瘤即消失;将IL-2和LAK细胞同时注入亦同样有效。在新近的一系列实验中他们发现,如将IL-2注入