肿瘤特异性生物正交合成蛋白水解靶向嵌合体与纳米颗粒增强T细胞活性

Tumour-specific bioorthogonal synthesis of proteolysis-targeting chimeras and nanoparticles boosts T cell activity

作者信息Chunhong Wang, Mengqi Chen, Mingzhe Zhang, Yu Qi, Junyi Chen, Yuanwei Zeng, Zhibo Liu
PMID41310155
发布时间2026-09
DOI10.1038/s41551-025-01560-z

实验完整度

高

包含体外细胞实验、体内小鼠肿瘤模型及多种功能与机制验证,如PROTAC降解、T细胞杀伤、CD8+ T细胞依赖性验证。

主要模型

HeLa细胞 T47D细胞 MV4-11细胞 B16F10荷瘤C57BL/6N小鼠

重点核对

Phe-BF3触发DAB连接反应,在2 mM半胱氨酸存在下仍保持高产率 TBS-JQ1(+)与2-fPBA-Thd在Phe-BF3作用下原位合成JQ1(+)-DAB-Thd,诱导BRD4降解 混合AuNPs(TBS&RGD@AuNPs + 2-fPBA&anti-CD3@AuNPs)在Phe-BF3处理下组装并招募T细胞 B16F10荷瘤小鼠中,混合AuNPs+Phe-BF3处理组肿瘤体积受抑制,联合anti-PD-1后CD3+CD8+ T细胞比例增加14.8倍

摘要

将免疫细胞或治疗分子重定向至肿瘤靶点而不损伤健康组织仍是一项重大挑战。在此,我们提出一种肿瘤选择性连接策略,能够原位组装基于邻近效应的疗法,包括蛋白水解靶向嵌合体和基于纳米技术的免疫疗法。该系统利用一种肿瘤富集的氨基酸模拟物脱笼一个化学标签,触发与治疗模块上匹配标签之间的快速选择性成键反应。这种脱笼-连接化学能够在肿瘤部位精确招募蛋白质或免疫细胞。在小鼠模型中,蛋白水解靶向嵌合体在局部合成,其浓度足以发挥降解活性,而免疫细胞衔接纳米颗粒仅在处理过的肿瘤中形成,使T细胞活化增加14.8倍。该方法诱导强烈的肿瘤消退,且全身毒性极低。与不受控制的疗法导致白细胞计数显著升高不同,这种可控连接系统显示出可忽略的副作用。该策略为在体内激活治疗性组装体提供了一种可推广的方法,克服了邻近介导癌症治疗的关键局限。

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
能否利用肿瘤选择性生物正交脱笼-连接(D2L)策略,在肿瘤部位原位合成PROTAC和组装免疫纳米颗粒,从而增强T细胞活性并降低全身毒性?
核心机制
肿瘤富集的Phe-BF3触发硅醚保护基脱笼,释放苯肼并与2-fPBA发生不可逆的diazaborine连接反应,实现肿瘤局部特异性组装PROTAC或纳米颗粒。
主要证据
在HeLa、T47D、MV4-11细胞中,Phe-BF3触发的原位合成JQ1(+)-DAB-Thd诱导BRD4降解,DC50分别为48、1.5、0.50 nM;在B16F10荷瘤小鼠中,混合AuNPs+Phe-BF3处理诱导肿瘤内AuNP组装(直径244±45.5 nm),肿瘤体积受抑制,联合anti-PD-1后CD3+CD8+ T细胞比例增加14.8倍。
研究意义
该D2L策略为肿瘤选择性生成药物或功能分子提供了通用平台,可克服邻近介导疗法的on-target off-tumour毒性,并可能推广至其他生物医学领域。

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

D2L化学体系建立与优化

验证Phe-BF3触发的脱笼-连接反应可行性及生物正交性

筛选五种肼衍生物与2-fPBA的反应速率,评估半胱氨酸干扰;选择苯肼并采用TBS-硅醚保护提高稳定性;用DSA监测DAB形成。

2

活细胞中抗体选择性标记

验证D2L在活细胞中用于抗体荧光标记的可行性

构建TBS–cetuximab和TBS–sibrotuzumab,在HeLa细胞和HT-1080 FAP阳性细胞混合物中用2-fPBA-FITC进行标记,共聚焦成像分析。

3

原位合成PROTAC诱导BRD4降解

验证Phe-BF3触发的D2L可在细胞内原位合成JQ1(+)-DAB-Thd并降解BRD4

在HeLa、T47D、MV4-11细胞中联合使用TBS-JQ1(+)、2-fPBA-Thd和Phe-BF3,通过免疫印迹和免疫荧光检测BRD4水平,测定DC50和IC50。

4

体内肿瘤选择性PROTAC合成与毒性评估

验证原位合成PROTAC在荷瘤小鼠中降低on-target off-tumour毒性

建立HeLa荷瘤Nu/Nu小鼠模型,分组处理,检测肿瘤及正常组织中JQ1(+)-DAB-Thd浓度、BRD4水平及小肠组织学变化。

5

纳米颗粒组装与T细胞招募

验证D2L可诱导细胞邻近并招募T细胞攻击肿瘤

构建TBS&RGD@AuNPs和2-fPBA&anti-CD3@AuNPs,在Phe-BF3作用下组装,TEM和DLS表征;与T细胞共培养,检测B16F10细胞杀伤。

6

体内肿瘤选择性纳米颗粒组装与免疫治疗

验证肿瘤选择性AuNP组装招募T细胞并抑制肿瘤生长

建立B16F10荷瘤C57BL/6N小鼠模型,分组处理,TEM检测肿瘤和肝脏中AuNP组装,流式检测T细胞浸润,评估肿瘤体积和安全性。联合anti-PD-1增强疗效。

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
Bruker Avance 核磁共振波谱仪Bruker--
ACQUITY UPLC H-Class PLUS 超高效液相色谱仪Waters--
Waters PDA eλ 检测器Waters--
Waters SQ Detector 2 质谱检测器Waters--
JEOL JEM-2100F 透射电子显微镜JEOL--
荧光分光光度计(F7000)Hitachi--
Malvern Zetasizer Nano ZS 粒度仪Malvern--
Nikon A1R 共聚焦显微镜Nikon--
Bruker FT-ICR 质谱仪Bruker--
Eppendorf 离心机(型号 5424 R 和 5810 R)Eppendorf--
抗BRD4抗体(Abcam,ab128874)Abcamab128874
抗整合素αv抗体(Abcam,ab179475)Abcamab179475
抗整合素β3抗体(Abcam,ab119992)Abcamab119992
抗微管蛋白抗体(Abcam,ab6160)Abcamab6160
HRP标记二抗(Abcam ab181658)Abcamab181658
West Pico PLUS 化学发光底物Thermo Fisher Scientific--
PE标记抗小鼠CD3(BioLegend,克隆号17A2,货号100205)BioLegend100205
BV510标记抗小鼠CD3(BioLegend,克隆号17A2,货号100233)BioLegend100233
APC标记抗小鼠CD8a(BioLegend,克隆号53-6.7,货号100712)BioLegend100712
BUV395标记抗小鼠CD8a(BD,克隆号53-6.7,货号563786)BD563786
LIVE/DEAD可固定近红外死细胞染色试剂盒(L10119,Invitrogen)InvitrogenL10119
NanoPET/CT扫描仪Mediso--
完全DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
ACK裂解缓冲液(R1010,Solarbio)SolarbioR1010
酶联免疫吸附实验试剂盒(Gersion)Gersion--

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
D2L化学体系建立与优化
化合物浓度、2-fPBA浓度、Phe-BF3浓度、孵育温度和时间、半胱氨酸浓度
阅读提示:Methods中UPLC analysis小节及Fig. 1d–h图注
活细胞中抗体选择性标记
TBS–cetuximab/TBS–sibrotuzumab浓度、2-fPBA-FITC浓度、Phe-BF3浓度、细胞类型、孵育时间
阅读提示:Methods中Controlled fluorescent labelling of antibody和Confocal fluorescence analysis小节及Fig. 1j–o图注
原位合成PROTAC诱导BRD4降解
TBS-JQ1(+)浓度(HeLa 0.3 μM,T47D 30 nM,MV4-11 10 nM)、2-fPBA-Thd当量(3.0当量)、Phe-BF3浓度(200 μM)、孵育时间(24 h)、细胞系
阅读提示:Methods中Immunostaining analysis小节及Fig. 2e,g、Fig. 3b–g图注
体内肿瘤选择性PROTAC合成与毒性评估
TBS-JQ1(+)剂量(10 mg/kg)、2-fPBA-Thd剂量(20 mg/kg)、Phe-BF3剂量(30 mg/kg)、PLGA5k-PEG2k浓度(1 mg/ml)、给药途径(静脉注射)、给药时间(24 h和48 h后)、JQ1(+)-DAB-Thd剂量(5 mg/kg)、小鼠品系(Nu/Nu)
阅读提示:Methods中Tumour model小节及Fig. 3h–n图注
纳米颗粒组装与T细胞招募
AuNPs浓度(300 ng/ml)、Phe-BF3浓度(200 μM)、T细胞当量(1、2.5、5、10)、共培养时间(48 h)、细胞系(B16F10)
阅读提示:Methods中Synthesis and modification of nanomaterials小节及Fig. 4f–k图注
体内肿瘤选择性纳米颗粒组装与免疫治疗
AuNPs剂量(5 mg/kg)、Phe-BF3剂量(30 mg/kg)、anti-PD-1剂量(100 μg/只)、给药途径(静脉注射、腹腔注射)、治疗轮次(三轮)、小鼠品系(C57BL/6N)
阅读提示:Methods中Tumour model小节及Fig. 5b–m图注