银河娱乐网页版 金笔奖 | 生物膜纳米载药系统在肿瘤免疫治疗中的应用现状

       近年来，生物膜纳米系统良好的生物相容性、可修饰性以及低免疫原性等特点，极大推动了肿瘤免疫疗法的发展。生物膜作为细胞的重要组成部分，其外观呈双分子层结构，主要成分为脂质、蛋白质和少量糖类，承担着细胞间物质交换、信息传递等重任。生物膜表面保留了活细胞表面的重要分子结构和理化性质，能躲避机体的清除，因此，将生物膜与药物进行包裹组装成仿生载药纳米颗粒，不仅能增加纳米颗粒的生物相容性，还能大大降低纳米颗粒进入血液后被人体免疫系统中的网状内皮组织或单核吞噬细胞识别并清除的概率，并可有效抑制纳米颗粒表面蛋白冠的形成。天然生物膜纳米载体具有以下特点：（1）保留细胞膜表面的基本理化性质和生物活性，生物相容性好，安全可降解；（2）低免疫原性；（3）可逃避血液清除，实现长效循环和药物缓释；（4）表面可进行基因工程修饰，便于靶向多肽、功能性蛋白及抗体的展示；（5）成本低廉，可实现细胞工程制备。

       肿瘤免疫治疗是通过激活机体自身的抗肿瘤免疫应答攻击肿瘤细胞，从而有效抑制肿瘤的发生、发展及复发。经过长期的探索研究，目前主要的肿瘤免疫治疗手段有免疫刺激性细胞因子、单克隆抗体、免疫检查点抑制剂、肿瘤**、免疫微环境的调节等。研究表明，生物膜伪装的纳米颗粒能更好地适应复杂的机体生理环境。利用生物膜独特的表面理化性质，能够提高细胞因子、单克隆抗体和免疫检查点抑制剂的递送效率，从而有效调控包括抗原提呈细胞APCs、树突状细胞或T细胞在内的免疫细胞。

       1、生物膜纳米系统在免疫刺激性细胞因子中的应用

       白细胞介素（IL）是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子，在传递信息、介导免疫细胞增殖和活化以及各类炎症反应中扮演着重要角色。重组白细胞介素2（rIL-2）作为重要的免疫刺激细胞因子，在调节细胞凋亡方面发挥了重要作用，于1992 年被美国FDA批准用于治疗转移性肾癌，1998 年被批准用于治疗转移性黑素瘤。

       将rIL-2 吸附在负载阿霉素（DOX）的纳米囊泡（NV-DOXIL-2）中，再静脉注射给黑色素瘤小鼠，发现NV-DOXIL-2 可富集在肿瘤部位，能明显抑制肿瘤生长，减少rIL-2 在血液中的损失并控制其在肿瘤部位的缓释，促进树突状细胞的成熟，以及CD8+ T 淋巴细胞和自然杀伤细胞的浸润和活化。肿瘤微环境响应型纳米药物载体因具有良好的控释效果而得到广泛研究，利用细胞膜表面对免疫刺激因子的特异性吸附，可以实现生物膜纳米载药颗粒设计和功能的多样化。如利用红细胞膜吸附IL-2，内部包裹载有紫杉醇的pH 响应型水凝胶。该生物膜纳米粒子既具有肿瘤微环境pH 响应特性，可控制药物释放，又可以调节肿瘤免疫微环境，刺激机体免疫应答，从而显著提高肿瘤化疗效果。

       2、生物膜纳米系统在单克隆抗体和免疫检查点抑制剂中的应用

       在肿瘤免疫疗法中CTLA-4 单抗和PD-1/PD-L1 单抗是具有代表性的免疫检查点抑制剂。2011 年，相关临床试验证实CTLA-4 抗体Ipilimumab 能显著提高肿瘤患者生存率，美国FDA将其批准用于转移性黑色素瘤的治疗。2014 年，Nivolumab 和Pembrolizumab 2种PD-1检查点抑制剂被批准用于黑色素瘤的治疗。2015-2016 年，美国FDA先后批准将Nivolumab、Atezolizumab和Pembrolizumab 作为黑色素瘤和非小细胞肺癌的二线治疗药物。免疫检查点抑制剂的一系列突破性研究进展于2018 年获得诺贝尔生理学或医学奖。但是，由于缺乏有效的机体内递送策略，游离的抗体在血液中的循环时间短，且容易被血液清除，降低了抗体的生物活性，无法实现有效富集，从而降低了其治疗效果。

       利用基因工程技术，将单克隆抗体直接修饰在生物膜表面，作为肿瘤靶向分子，可制备具有肿瘤特异性靶向功能的生物膜纳米药物传递系统。有学者通过将肝癌特异性膜蛋白GPC3 和卵巢癌特异性膜蛋白Claudin4 的全长抗体表达在细胞膜表面，获得具有靶向性的多功能纳米囊泡，内部装载造影剂后，可实现活体肿瘤部位的多模态成像。通过装载化疗药物，既可以实现药物的靶向递送，还能够在肿瘤部位启动抗体依赖的细胞介导细胞**作用。该研究以细胞膜纳米载体为基础，利用单克隆抗体靶向肿瘤部位引导肿瘤药物的递送，并实现化疗和免疫疗法2 种策略的联合。有研究利用基因工程将PD-L1 表达在293T 细胞膜上，然后提取囊泡装载1 甲基色氨酸（1-MT）免疫激动剂形成膜包纳米颗粒。一方面，PD-1 与293T 细胞表面的PD-L1 结合，可恢复T细胞的免疫活性；另一方面，利用1-MT与树突状细胞表面表达的免疫抑制分子双加氧酶（IDO）结合，打破树突状细胞免疫沉默，从而启动抗肿瘤免疫应答。将PD-L1 表达在细胞膜上，这种策略能够有效保护PD-L1 的生物活性。

       3、生物膜纳米系统在肿瘤**中的应用

       肿瘤**是通过利用肿瘤细胞相关抗原，配合其他免疫刺激因子诱导机体激活特异性细胞免疫和体液免疫反应，从而抑制肿瘤细胞的生长、转移和复发。2010年4 月，美国FDA批准了首个癌症治疗**Sipuleucel-T（Provenge），用于晚期前列腺癌的治疗，推动了肿瘤**的研究和发展。

       长期以来，肿瘤抗原递呈的靶向性、有效性及安全性严重制约了肿瘤**的发展。利用小鼠黑色素瘤细胞膜包裹寡聚核酸佐剂分子形成纳米颗粒，其中黑色素瘤细胞膜相对完整地保留了肿瘤细胞表面的组成成分和理化性质，这种伪装策略可以增加纳米**的血液循环时间，并可靶向淋巴结，有效诱导抗原提呈细胞的成熟，刺激T细胞的增殖和免疫应答。这种来源于肿瘤细胞膜的纳米囊泡，其表面携带肿瘤细胞特异性抗原，克服了肿瘤抗原突变率高、抗原表达多样化的问题。此外，利用肿瘤细胞和树突状细胞获得杂化细胞膜构建出的纳米**，因其表面具备肿瘤细胞和免疫细胞多种特异性分子，可以模拟抗原提呈细胞的功能，直接激活T细胞抗肿瘤免疫反应。

       4、生物膜纳米系统调节免疫微环境

       研究表明，通过调节肿瘤微环境中的炎症反应，可以有效抑制肿瘤的侵袭和浸润，从而提高肿瘤免疫治疗的效果，抑制肿瘤转移和复发。研究证实中性粒细胞能通过释放大量的细胞因子增强CTCs 的转移能力，当细胞因子的释放过程被阻断后，中性粒细胞的促癌症转移效应也会被抑制。受这一机制的启发，开发了一种纳米尺度的模拟中性粒细胞的药物传递系统（NM-NPs）。将中性粒细胞膜涂覆在聚乳酸纳米颗粒表面，内核装载第二代蛋白酶体抑制剂Carfilzomib。与未包膜的纳米颗粒相比，NM-NPs 在肿瘤细胞4T1 早期转移模型中表现出较强的细胞关联性，靶向CTCs 的能力明显高于未包膜的纳米颗粒。NM-NPs 能有效促进血液中CTCs 凋亡，防止早期结节的形成，并在4T1 细胞转移模型中诱导肿瘤细胞凋亡和抑制转移。

       将生物膜纳米递送系统应用到肿瘤免疫疗法中，能够有效保护肿瘤抗原等免疫相关分子的生物活性，并实现其在血液中的长效循环和肿瘤部位的靶向运送，还可以通过有针对性的修饰和改造解决当前肿瘤免疫治疗策略所面临的诸多困难和挑战，因此具有巨大的临床转化潜力。将生物膜纳米系统应用于肿瘤免疫疗法，存在巨大的转化潜力的同时也伴随着诸多挑战，如生物膜与纳米药物之间的相互作用、提取制备过程中自身活性被破坏以及工业化制备等困难，但相信随着不断的深入探索和研究，基于生物膜纳米系统的肿瘤免疫疗法将取得更大的突破和更广泛的应用，进而推动人类抗肿瘤研究的发展。

       参考文献：

       [1]黄洁,章真,何小芳,杨觅,胡静,李丽,刘宝瑞,钱晓萍.肿瘤靶向性生物膜纳米载药系统的研究进展[J].东南大学学报(医学版),2017,36(05):864-868.

       [2]田野,张阳,王骁勇,刘刚.生物膜纳米载药系统在肿瘤免疫治疗中的应用进展[J].中国药房,2020,31(05):636-640.

       作者简介：小泥沙，食品科技工作者，毕业于华南理工大学食品科学与工程学院，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。