纳米丝免疫疗法诱导强效抗肿瘤疫苗反应

Nanofilament immunotherapy induces potent antitumor vaccine responses

作者信息Kevin Neil, Samuel Génier, Marie-Ève Poisson, Julie Douchin, Hugo Giguère, Lauren Daniel, Melisa Farias Gonzalez, Sally Huang, Vincent Quoc-Huy Trinh, Lee-Hwa Tai, Sébastien Rodrigue, Jean-François Millau
PMID40889802
发布时间2025-08-31
DOI10.1136/jitc-2024-011331

实验完整度

包含体外活性验证、细胞吞噬实验、体内多模型疗效评估(CT26、A20、B16F10、4T1)、生物分布与毒性分析、免疫分型与机制研究。

主要模型

CT26结肠癌同基因小鼠模型 A20 B细胞淋巴瘤同基因小鼠模型 B16F10黑色素瘤同基因小鼠模型 4T1三阴性乳腺癌同基因小鼠模型

重点核对

纳米丝上抗PD-L1 scFv和mIL-2的展示及生物活性 TAT003在肿瘤内的滞留和全身暴露水平 瘤内注射剂量(1×10^11或1×10^12颗粒/次) 小鼠品系(BALB/c或C57BL6J) 肿瘤体积范围和给药时间点

摘要

背景 检查点抑制剂通过增强抗肿瘤免疫反应彻底改变了癌症治疗。然而,许多患者对这些疗法没有反应,通常是由于缺乏针对癌细胞的预先存在的免疫反应。开发促进癌细胞抗原识别和启动抗肿瘤免疫反应的免疫疗法可以提高反应率。方法 我们建立了多模式纳米丝免疫疗法作为一种抗原无关的原位癌症疫苗模式。通过M13噬菌体的基因工程,产生了展示治疗剂组合的纳米丝,以引导针对癌细胞的免疫识别和反应。TAT003是一种多模式纳米丝,结合了M13的天然佐剂特性与抗PD-L1单链抗体片段(scFv)和白细胞介素-2(IL-2)分子的展示。它被开发用于结合癌细胞表面并将其转化为免疫靶点。在验证TAT003的体外生物活性和评估其生物分布后,在鼠同基因肿瘤模型中通过瘤内给药评估其效力,作为单一药物以及与程序性死亡蛋白1(PD-1)阻断疗法联合使用。此外,使用细胞因子和免疫谱分析以及T细胞激活测定表征了TAT003的作用机制。结果 TAT003纳米丝展示了多个拷贝的具有生物活性的抗程序性死亡配体1(PD-L1)和IL-2分子。瘤内注射时,TAT003持久附着于肿瘤,从而限制了药物的全身暴露。TAT003深刻重塑了注射病灶的肿瘤微环境,在其中启动了强烈的髓样细胞浸润,并促进了T细胞对未注射的对侧病灶的侵袭。这在几种癌症模型中转化为注射和未注射肿瘤的显著消退,并增强了PD-1阻断疗法。TAT003治疗诱导了全身性癌细胞特异性效应T细胞的扩增,提供了持久的抗肿瘤疫苗反应。结论 多模式纳米丝免疫疗法是一种通过将大的免疫刺激分子物理附着到癌细胞上来在体内建立全身性抗肿瘤免疫反应的新方法。TAT003通过利用其表面展示的治疗剂之间的协同作用诱导了显著的肿瘤消退,同时提供了良好的耐受性。本文结果确立了多模式纳米丝作为开发原位癌症疫苗的创新且多功能的免疫治疗平台。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
TAT003纳米丝能否作为原位癌症疫苗,通过瘤内注射引发全身性抗肿瘤免疫反应,并增强检查点抑制剂疗效。
核心机制
TAT003通过展示抗PD-L1 scFv和IL-2,结合肿瘤细胞表面,激活TLR9介导的先天免疫,促进巨噬细胞吞噬和中性粒细胞浸润,进而引发全身性CD8+ T细胞介导的适应性免疫反应。
主要证据
在CT26、A20、B16F10和4T1模型中,TAT003单药及联合PD-1阻断显著抑制肿瘤生长和转移,诱导完全缓解,且重挑战模型显示长期保护;免疫分型显示注射肿瘤中髓系细胞浸润及未注射肿瘤中Th1细胞因子和CTL浸润增加。
研究意义
作者提出纳米丝可作为原位癌症疫苗平台,用于围手术期治疗,提供一种现成的免疫治疗选择。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证TAT003纳米丝的设计与体外活性

确认纳米丝表面展示抗PD-L1 scFv和mIL-2,且具有生物活性。

通过ELISA检测TAT003与重组PD-L1的结合,竞争性流式细胞术检测与细胞表面PD-L1的结合,报告基因实验验证scFv阻断PD-1/PD-L1相互作用和IL-2的活性,间接ELISA验证双展示,TLR9报告基因实验验证免疫刺激活性。

2

评估TAT003的吞噬诱导能力

验证TAT003覆盖的癌细胞是否能被巨噬细胞吞噬。

将BMDMs与CFSE标记的A20细胞和TAT003共培养,通过流式细胞术检测CFSE+巨噬细胞比例。

3

检测TAT003的体内生物分布和毒性

评估瘤内注射后TAT003的组织分布和安全性。

在BALB/c小鼠A20肿瘤模型中,注射TAT003后不同时间点收集组织和血液,通过qPCR检测噬菌体DNA,通过细胞因子分析评估全身毒性。

4

评估TAT003单药抗肿瘤疗效

确定TAT003在多个肿瘤模型中的疗效,以及与组分(M13、TAT003ΔIL2)的比较。

在CT26、A20、B16F10模型中,瘤内注射PBS、M13、TAT003ΔIL2或TAT003,测量肿瘤生长和生存率。

5

验证TAT003的全身性抗肿瘤免疫反应

证明局部瘤内注射TAT003可诱导远端肿瘤消退,并引发系统性免疫反应。

在双侧肿瘤模型中,仅治疗右侧肿瘤,监测双侧肿瘤体积,并通过qPCR检测非注射肿瘤中TAT003的存在,进行免疫分型和细胞因子分析。

6

评估TAT003组合PD-1阻断的疗效

确定TAT003与全身抗PD-1治疗联合使用的协同效应。

在CT26双侧肿瘤模型或4T1模型中,首先用纳米丝瘤内治疗,然后给予抗PD-1或同型对照,评估生存率和转移情况。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基CytivaSH30027.01
DMEM培养基Corning10-017-CV
胎牛血清Fisher ScientificFB12999102
青霉素-链霉素CytivaSV30010
PD-1阻断检测试剂盒PromegaJ1250
EZ10旋转柱质粒小提试剂盒Bio BasicBS614
TransStart FastPfu Fly DNA聚合酶TransGen BiotechAP231
NEBuilder Ultra DNA组装预混液NEBE2621L
Agencourt Ampure DNA XP磁珠Beckman CoulterA63881
2xYT肉汤Bio BasicSD7019
EndoTrap HD树脂LionexLET0023
PyroGene重组因子C内毒素检测系统Lonza50-658U
Nunc MaxiSorp 96孔板Invitrogen44-2404-21
抗M13/fd/f1抗体ProGen61097
TMB底物BioLegend421501
Multiskan GO酶标仪Thermo Fisher--
人PD-L1重组蛋白Sino Biological10084-HNAH
小鼠PD-L1重组蛋白Sino Biological50010-M08H
抗小鼠IL-2抗体Sino Biological51061-R257
抗兔IgG-HRP偶联物CytivaNA934-100UL
巨噬细胞集落刺激因子Peprotech315-02
Fc受体阻断剂BD Biosciences553142
Cytoflex 20流式细胞仪Beckman Coulter--
阿替利珠单抗AbMoleM6101
PE标记抗小鼠PD-L1抗体BioLegend124307
PE标记抗人PD-L1抗体BioLegend393608
抗M13-FITC抗体Progen61497
Hoechst染料----
Prolong Glass抗淬灭封片剂InvitrogenP36982
Olympus FV3000共聚焦显微镜Olympus--
抗Ly6g-Alexafluor488抗体BioLegend127626
抗Fas-DyLight550抗体Novus BiotechNB120-13550R
抗CD54-AlexaFluor647抗体BioLegend116114
抗IFN-γ-AF750抗体BiossBS-0480R
重组小鼠IL-2Abeomics32-1385
重组人IL-2Sino Biological11848-HNAE2
HEK-Blue TLR9细胞系InvivoGenhkb-hTLR9 and hkb-mTLR9
羧基荧光素琥珀酰亚胺酯Thermo Fisher ScientificC34554
PE标记抗F4/80抗体BioLegend111603
Chelex 100树脂Bio-Rad--
抗PD-1抗体Bio X CellBP0146
同型对照抗体Bio X CellBP0089
抗M13-HRP抗体偶联物----
DAB显色底物Sigma-AldrichD12384
肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec--
gentleMACS Octo解离器Miltenyi Biotec--
LIVE/DEAD可固定近红外染色试剂盒Life TechnologiesL34976
淋巴细胞分离液StemCell Technologies1856
干扰素γThermo Fisher14-8311-63
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯Fisher ScientificAC356150010
离子霉素Fisher Scientific4079511MG
布雷菲德菌素AThermo Fisher00-4506
抗IFNγ-APC抗体BioLegend505810
抗小鼠IgG-HRP偶联物Cayman10004302

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源(ATCC),培养基种类(RPMI-1640或DMEM),血清浓度,抗生素浓度
阅读提示:Online methods - Reagents, strains, medium and cell culture
纳米丝生产
大肠杆菌菌株(MM294、MG1655),噬菌体载体,抗生素浓度,培养条件,内毒素去除方法及内毒素限值
阅读提示:Online methods - Bacteriophage batch production and purification
体外活性测定
ELISA捕获蛋白和检测抗体,竞争性流式细胞术使用的细胞系和抗体,报告基因实验细胞系和刺激条件
阅读提示:Online methods - Sandwich ELISA, PD-L1 competitive binding assay, IL-2 and TLR9 biological activity confirmation
体内疗效评估
小鼠品系和性别,肿瘤细胞系和接种数量,治疗剂量和给药途径,注射时间点,肿瘤体积测量方法
阅读提示:Online methods - Efficacy animal models
免疫分型
肿瘤解离条件,流式抗体组合,细胞因子检测方法
阅读提示:Online methods - Immune cells and cytokine profiling in tumor models