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陈忠教授和吴迪研究员团队在《Advanced Science》发表脑胶质瘤免疫治疗研究的最新成果

来源 : 浙江省神经药理学与转化研究重点实验室           时间 : 2024-03-26

近期,365体育投注陈忠教授和吴迪研究员团队在脑胶质瘤免疫治疗研究中取得新进展,于《Advanced Science》在线发表了题为《Bacteria Synergized with PD-1 Blockade Enhance Positive Feedback Loop of Cancer Cells-M1 Macrophages-T Cells in Glioma》的研究论文。该团队长期从事脑疾病研究,近年来重点围绕癫痫、脑卒中、脑胶质瘤等疾病的治疗新靶点与新方案开展研究并取得系列成果(Nat. Commun., 2023; Cell Reports, 2023; Signal Transduct. Tar., 2023a, b, c; Ann. Neurology, 2023; PNAS, 2023a, b; Cell Reports, 2022; Nat. Commun., 2022a, b; Ann. Neurology, 2021; Nat. Commun., 2021)。本研究针对脑胶质瘤免疫治疗现有困境,结合细菌表面工程化技术和细菌光热疗法,通过增强癌细胞-M1巨噬细胞-T细胞的正反馈回路以调节免疫抑制的微环境,提高脑胶质瘤对免疫治疗的敏感性以唤醒“冷”肿瘤。

脑胶质瘤是常见的中枢神经系统肿瘤,存在边界模糊、高度异质性和侵袭性等特征。《灵枢·厥病篇》记载,“真头痛,头痛甚,脑尽痛,手足寒至节,死不治”,其临床症状分析可归属中医“头痛”“眩晕”等范畴,发病多与痰湿凝聚、气血瘀滞、邪毒郁热等实邪有关。然而现有以单纯祛邪为主的治疗如手术治疗、化疗和放疗等常规治疗效果有限,且存在预后差、生存期短、转移多、复发率高等缺陷。疾病有虚实两端,治疗上也有祛邪和扶正两法。“肾生髓,脑为髓海”,脑胶质瘤乃髓海病变,“邪之所凑,其气必虚”,故髓海必有不足,治宜采用补虚之法。肿瘤免疫治疗作为一种新型的治疗手段,可以通过调节免疫系统的固有活性来激发免疫细胞靶向恶性细胞的能力,从而起到控制和消除肿瘤细胞的作用,具有扶正以疗疾的效果,有望提高脑胶质瘤治疗疗效。然而,脑胶质瘤属于典型的“冷”肿瘤,由于缺少足够的免疫细胞浸润,对免疫治疗不够敏感。例如,免疫检查点抑制剂anti-PD-1的疗效在多种恶性肿瘤治疗中得到了验证,但III期临床试验结果表明其对脑胶质瘤的治疗指数欠佳。因此,团队围绕如何进一步发挥扶正固本这一治法的抗肿瘤疗效,针对脑胶质瘤的病理特征,定制了具有不同功能模块的工程化细菌用于跨血脑屏障药物递送、选择性细胞靶向、原位光热转化以增加肿瘤抗原,以期缓解免疫细胞在肿瘤微环境中的生存压力,提高脑胶质瘤免疫治疗综合疗效。

本研究以小胶质细胞外泌体(EV)、血红素脂质体(Hemsome)、转铁蛋白脂质体(Tfsome)、牙龈卟啉单胞菌为原料,将天然脂质体和合成脂质体融合并修饰到细菌上,以经鼻给药的递送方式在脑胶质瘤动物模型上进行评价。研究发现,该定制细菌可以通过跨越血脑屏障-选择性靶向-光热转化-氧化损伤保护的模式提高anti-PD-1的抗脑胶质瘤疗效。经鼻给药使得大多细菌绕过血脑屏障,同时为防止部分细菌没有使用这种方式进入大脑,定制细菌的EV组分和Tfsome组分起到辅助细菌跨越血脑屏障的作用。不仅如此,定制细菌中的Tfsome组分还能协助特异性靶向至转铁蛋白受体高表达的癌细胞和M2型巨噬细胞。进一步,癌细胞和M2型细胞中的细菌可以依靠黑色素吸收近红外光照射的热量,利用原位光热转化产生泄漏抗原作为新抗原。细菌中Hemsome组分则通过ROS+Fe3+→Fe2++H2O+O2反应消耗过量活性氧自由基,防止活的M1型细胞受到氧化损伤。实验在U87裸鼠模型和GL261的C57BL/6小鼠模型中,分别评估了anti-PD-1免疫疗法、基于定制细菌的光热疗法和定制细菌光热联合anti-PD-1疗法,证明了提高anti-PD-1疗效的先决条件是拥有完整的免疫系统,尤其T细胞的存在是anti-PD-1的靶标。定制细菌光热联合anti-PD-1疗法有助于改善脑胶质瘤的体积和生存率,将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤。正反馈回路验证实验表明,光热免疫治疗组肿瘤有较高的M1/M2比值,M1/M2细胞的新平衡有助于抗原加工和抗原呈递,导致了细胞毒性T细胞和辅助性T细胞的增加,从而增强机体抗病能力,充分发挥了扶正法在治疗脑胶质瘤上的作用。综上,本研究制备了可选择性定位并唤醒免疫系统的多功能性细菌,设计了基于定制细菌的脑胶质瘤联合治疗策略,为脑胶质瘤免疫治疗提供了新方案,也为中医通过扶正培本来提高肿瘤免疫治疗疗效提供了一定的科学依据。

本论文第一作者为陈琪副研究员,硕士研究生郑玉艺为共同第一作者,陈忠教授、吴迪研究员和陈琪副研究员为共同通讯作者,该研究受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江中医药大365体育投注级科研项目等项目资助。

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