NBE | 赵宗敏等开发红细胞免疫疗法治疗转移性肿瘤
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近年来，免疫疗法引发了癌症治疗领域的重大变革并显示出令人鼓舞的应用前景。相比于以化疗和放疗为代表的传统疗法，免疫疗法激活病人自身免疫系统以对抗肿瘤，并表现出独特的优势。免疫疗法的效果依赖于激活机体免疫系统并引发特异性免疫反应以清除肿瘤细胞。虽然这种方法极具前景，但是在原位固体瘤中引发有效的抗肿瘤免疫反应仍然面临巨大挑战。一方面，固体瘤的大型体积和复杂结构阻断了肿瘤细胞与免疫细胞的有效接触。另一方面，固体瘤自身的抑制性肿瘤微环境为引发抗肿瘤免疫反应增加了另一层屏障。相比于原位固体瘤，癌症转移引发的次级肿瘤能够使癌症细胞暴露在具有强免疫活性的器官中（例如肺）。转移肿瘤的这个生理特性为激活有效抗肿瘤免疫反应提供了独特的机遇。
2020年11月16日，哈佛大学Samir Mitragotri院士课题组赵宗敏博士等在Nature Biomedical Engineering在线发表了题为“Systemic Tumour Suppression via the Preferential Accumulation of Erythrocyte-Anchored Chemokine-Encapsulating Nanoparticles in Lung Metastases”的工作。研究人员基于其课题组开发的一种红细胞免疫递送系统设计了一种叫做“Erythrocyte Anchored Systemic Immunotherapy(EASI)”的新型免疫疗法以利用肺部转移为契机引发有效免疫反应来治疗转移性肿瘤。本研究发现这种EASI免疫疗法不仅能够有效控制局部肺转移肿瘤的发展，并能够引发系统性免疫反应和免疫记忆以对抗系统性肿瘤的产生。
研究人员首先将一种趋化因子（CXCL10 chemokine）包裹在纳米颗粒中构建了一种名为“ImmunoBait”的纳米颗粒（图1a）。接着研究者将这种ImmunoBait纳米颗粒固定在红细胞表面构建了最终的EASI系统（图1b）。研究人员发现这种EASI系统能够将ImmunoBait纳米颗粒有效递送到肺转移部位并确立了很强的CXCL10趋化因子梯度。通过检测肺转移中免疫细胞的变化，研究人员发现在接受EASI治疗的小鼠中，效应免疫细胞在肺转移部位的富集显著增强。基于这个发现，研究人员进一步检测了EASI所引发的治疗效果并发现EASI能够显著延缓小鼠肺部转移肿瘤的发展并能够显著延长小鼠的存活时间（图1c）。此外，研究人员还发现局部肺转移的免疫反应引发了原位抗原呈递并激活了有效的系统性抗肿瘤免疫反应和免疫记忆。EASI引发的系统性免疫反应有效抑制了系统性肿瘤的发展（图1d）。
图1. 红细胞免疫疗法 （Erythrocyte Anchored Systemic Immunotherapy, EASI）抑制局部肺转移和系统性肿瘤生长 a. ImmunoBait纳米颗粒扫描电镜照片；b. EASI扫描电镜照片；c. EASI抑制局部肺转移肿瘤的发展；d. EASI延缓系统性肿瘤的生长。（图片来源于原文）
综上，本研究跳出了免疫疗法聚焦于原位肿瘤的传统观念，通过工程学以及免疫学的交叉研究证明了肿瘤转移可以作为肿瘤免疫疗法开发的一个新机遇。本研究为开发免疫疗法治疗晚期肿瘤及转移性肿瘤提供了新思路。同时，本研究所开发的基于红细胞的免疫疗法表现出了良好的转化前景。目前研究人员正在进行EASI疗法的进一步后续研究，以期望将其应用于除肺转移之外的其他器官癌症转移的免疫调剂和治疗。
本文的共同第一作者为赵宗敏博士和Anvay Ukidve博士。赵宗敏博士目前在Samir Mitragotri院士课题组以助理研究员（Research Associate）身份进行合作研究。其主要研究领域为基于生物启发的新型生物材料、药物、及治疗学的研究及转化，重点关注细胞疗法、免疫疗法、纳米医药等。赵宗敏博士目前在领域知名期刊发表文章30多篇，申请多项美国或国际专利。其第一作者或共同第一作者文章发表在Cell, Nature Biomedical Engineering, PNAS, Science Advances, Advanced Materials, Biomaterials, Advanced Drug Delivery Reviews等领域知名期刊上。其研究成果被多家媒体报道。
本研究的通讯作者Samir Mitragotri教授是哈佛大学工程和应用科学学院教授及Wyss研究所核心研究员。Mitragotri教授是美国工程院、医学院院士， 美国生物医学生物工程学会会士，美国科学促进会会士。其主要研究领域为药物递送及生物材料等。在Science, Cell, Nature Biotechnology, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nature Biomedical Engineering, PNAS等期刊发表200多篇文章，论文引用超过40000多次（H因子102），并申请100多项专利。其多项研究成果已实现转化或临床应用。Mitragotri教授联合创立多家生物材料及药物递送科技公司并长期担任美国辉瑞制药、 巴黎欧莱雅等多家公司高级科学顾问。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41551-020-00644-2