利用已批準的安全性好的簡單材料，通過巧妙的設計使其發(fā)揮更高的性能，是劑型基礎研究快速進入臨床應用轉(zhuǎn)化的重要策略。近日，過程工程所基于食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準的聚乳酸簡單材料開發(fā)新型腫瘤疫苗取得重要進展，其獨特的“抗原后包埋”、“多樣化裝載”、“免疫環(huán)境協(xié)同調(diào)控”等特性極大地提高了抗原利用率及細胞免疫應答水平，顯著抑制了腫瘤進展。
腫瘤免疫療法在2013年被Science評為十大科學突破榜首。在眾多免疫療法中，腫瘤疫苗能夠調(diào)動機體自身的免疫細胞殺傷腫瘤，極具臨床應用潛力。然而單獨腫瘤抗原進入體內(nèi)后免疫原性非常弱，難以激發(fā)有效的免疫應答。
針對該難題，過程工程所生化工程國家重點實驗室生物劑型與生物材料團隊馬光輝研究員和魏煒研究員進行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)制了一系列疫苗遞送新劑型，在動物模型上已成功用于乳腺癌、黑色素瘤、淋巴癌等惡性腫瘤的預防和治療，并且部分劑型已通過倫理批準進入臨床前和臨床研究。相關工作相繼發(fā)表于Nat Mater 2018, 17, 187、Nat Commun 2017, 8, 14537、Adv Sci 2017, 4, 1700083、ACS Nano 2015, 9, 4925、ACS Cent Sci 2019, 5, 796、Small 2018, 14, 1704272、Biomaterials 2013, 34, 8291等期刊上。
針對抗原裝載方法復雜、需要多次注射免疫、體內(nèi)有效利用率低、交叉提呈較弱的問題，同時確保疫苗劑型安全性和成藥性，該團隊提出了基于聚乳酸（FDA批準材料）自愈合大孔微球的腫瘤新策略。利用聚乳酸較低的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，可以在溫和條件下將溶液中的抗原有效封裝在大孔球內(nèi)部，這種簡單獨特的“后包埋”的方法不僅保護了抗原的生物活性，并且利于醫(yī)院劑型的現(xiàn)場配置。
同時，通過對微球尺寸和降解速率的合理設計，可以在注射部位分別實現(xiàn)對抗原提呈細胞募集和抗原釋放的精準調(diào)控，最大化提升抗原的攝取效率。另外，聚乳酸降解后產(chǎn)生的乳酸分子可在注射部位產(chǎn)生微酸環(huán)境，以此促進Th1型細胞因子的分泌和抗原在細胞內(nèi)的交叉提呈，進而強化后續(xù)的細胞免疫應答。
據(jù)研究人員介紹，大孔微球可以作為疫苗的底盤，內(nèi)部適合裝載多肽、蛋白、核酸等多種親水性抗原，而骨架還可以同時負載單磷酰脂質(zhì)A（MPLA）、咪喹莫特等疏水性佐劑，以滿足不同疫苗劑型的需求。
基于上述優(yōu)勢，該腫瘤疫苗劑型在動物模型上單次注射后即可誘導高效且長期的特異性免疫應答，在乳腺癌、淋巴瘤、黑色素瘤等多種腫瘤模型和蛋白抗原、多肽抗原、新抗原上取得了優(yōu)于商品化劑型（AS04）的療效，并且展示出了非常好的安全性。該劑型目前正在與醫(yī)院合作申請臨床倫理，用于腫瘤新抗原的個體化免疫治療。
中國科學院過程工程所習曉博博士及葉通博士生為該論文共同第一作者，魏煒研究員及馬光輝研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、中科院戰(zhàn)略先導科技專項和國家自然科學基金群體項目的支持。
