免疫療法的誕生和發展是本世紀癌癥治療領域里程碑式的進步[1]，對于眾多因傳統治療不耐受或無緩解而深陷絕望的患者來說，免疫療法很有可能為他們提供一根新的救命稻草。免疫檢查點抑制劑在免疫療法中最富前景，已有數款免疫檢查點抑制劑獲批上市[2]。然而，由于免疫抑制性腫瘤微環境的存在以及腫瘤細胞與免疫系統間的相互作用，免疫檢查點抑制劑的響應率仍然很低，只有20-30%的患者能從中獲益[3]。腫瘤微環境由多種細胞組成，包括腫瘤細胞、調節性T細胞 (Treg)、成纖維細胞和腫瘤相關巨噬細胞 (TAM)等。TAM在瘤內含量豐富，占腫瘤質量的近50% [4]，而且TAM的存在通常與腫瘤預后不良有關[6]。因此，重編程TAM細胞，以恢復其腫瘤殺傷功能引起了人們極大的興趣，正發展為一種改善腫瘤免疫治療效果的富有前景的新興療法[5]。
但重編程后，TAM易受腫瘤微環境中抑制性因子如IL-4、IL-13、IL-10和M-CSF等的影響，傾向于轉化回促腫瘤生長的TAM[6]。因此，免疫檢查點阻斷與腫瘤微環境重塑相結合，是腫瘤免疫治療領域有巨大前景的重要發展方向。2021年12月24日，北大藥學院齊憲榮教授團隊在Nano Today發表題為CRISPR-based in situ engineering tumor cells to reprogram macrophages for effective cancer immunotherapy的研究文章，并報道了一種名為HPT-PFs的選擇性響應基因加速遞送系統，成功將黑色素瘤細胞原位編輯為CD47敲除且生產IL-12的工程細胞，使移植瘤在小鼠體內的生長受到了顯著抑制。該項研究表明，CRISPR介導的CD47阻斷與腫瘤細胞中IL-12生產的結合可以協同促進巨噬細胞介導的免疫治療，為基于CRISPR的腫瘤細胞原位基因編輯應用于腫瘤免疫治療奠定了基礎。
研究團隊利用腫瘤中高表達CD44受體和基質金屬蛋白酶 (MMPs) 的特性，設計出了選擇性響應加速基因遞送系統 (HPT-PFs)，將CD47阻斷與IL-12產生結合，對腫瘤細胞進行原位改造用于巨噬細胞介導免疫治療。該系統首先用氟化的聚乙烯亞胺模塊 (PF) 與質粒形成復合物內核以提高細胞攝取、DNA內體逃逸和解離的幾率，從而實現遞送效率的大幅提高[7-9]。然后，作者引入透明質酸 (HA) 和腫瘤微環境敏感肽 (TMSP)，作為腫瘤選擇性響應模塊 (HA-PEG-TMSP，簡稱HPT)，進一步包覆在內核上以提高腫瘤靶向性和被細胞內化的幾率（圖1）。TMSP由細胞穿透肽 (CPP) 和MMPs可切割肽接頭 (PVGLIG) 連接的屏蔽肽組成，屏蔽肽在腫瘤部位被過表達的MMP 選擇性切除，并因此暴露CPP以促進細胞攝取而實現基因靶向遞送。
圖1. HPT-PFs 納米粒子組裝設計示意圖
隨后，作者通過一系列細胞水平實驗，評估了HPT-PFs系統在體外遞送基因的性能。與傳統遞送載體相比，HPT-PFs遞送后CD47敲除率顯著升高。同時，成功編輯的B16F10小鼠黑素瘤細胞能轉化為IL-12生產工廠，并增強巨噬細胞對自身的吞噬。接著，團隊通過皮下注射 B16F10細胞的方式構建了荷瘤小鼠模型，在體內證明HPT-PFs能顯著抑制腫瘤生長（圖2. a-c），并促進腫瘤細胞凋亡（圖2. d,e）。
圖2.HPT-PFs 納米粒的體內抗腫瘤療效
為進一步確認HPT-PFs的體內遞送效率和抗腫瘤機制，作者使用Bioss抗體，通過IHC檢測了腫瘤組織切片中CD47的表達情況。結果顯示：在HPT-PFs (CD47) 組和HPT-PFs (CD47-IL12) 組中觀察到CD47表達降低（圖3. a），證明了HPT-PFs在體內也能有效地介導基因遞送，敲除CD47，實現對腫瘤細胞的原位編輯。IL-12是促進巨噬細胞M1極化的重要細胞因子[10]。為進一步探究原位編輯工程腫瘤細胞對TAM極化傾向的影響，研究團隊使用Bioss抗體對腫瘤組織進行IF檢測（圖3. b）。結果顯示：在HPT-PFs (CD47-IL12) 組中M1型的巨噬細胞 (CD86+) 顯著增加，而M2型的巨噬細胞 (CD206+) 顯著減少，并產生了更多的TNF-α（圖3. b）。以上結果說明腫瘤組織中的TAM發生了重編程，并轉化為了具有促炎和免疫監視功能的M1型的巨噬細胞。先前的研究表明，抑制血管形成是IL-12的關鍵抗腫瘤機制。該過程依賴于IFN-γ的分泌[11]。因此，作者繼續檢測了腫瘤組織切片中的IFN-γ和血管生成情況。在HPT-PFs (CD47-IL12) 組中發現IFN-γ水平顯著升高，且CD31陽性信號減少，標志著腫瘤血管生成受到了顯著的抑制（圖3. b）。總的來說，這些結果表明腫瘤CD47阻斷與IL-12生產的組合療法可以重編程TAM從而實現有效的抗腫瘤效應。
相關產品信息
一抗類
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編號 |
英文名稱 |
種屬反應 （已驗證） |
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Rabbit Anti-CD31 pAb |
Hu,Mo,Rat,Rt |
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Rabbit Anti-CD47 pAb |
Hu,Mo,Rat |
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Rabbit Anti-CD86 pAb |
Hu,Mo,Rat |
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Rabbit Anti-MRC1 (CD206) pAb |
Hu,Mo, Rat,Chi |
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Rabbit Anti-MRC1 (CD206) pAb |
Mo |
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Rabbit Anti-IFN gamma pAb |
Mo,Rat |
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Rabbit Anti-IFN gamma pAb |
Hu |
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Rabbit Anti-TNF alpha pAb |
Hu,Mo |
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Rabbit Anti-TNF alpha pAb |
Hu |
其他類
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編號 |
英文名稱 |
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DAPI solution (1mg/ml) |
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DAPI solution (即用型) |
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Goat Anti-rabbit IgG H&L/HRP |
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Goat Anti-rabbit IgG H&L/AF594 |
參考文獻
1.Meng L., Zhenzhen Y., et al. (2022). CRISPR-based in situ engineering tumor cells to reprogram macrophages for effective cancer immunotherapy. Nano Today, 32, 10359.
2.Menon, S., Shin, S., & Dy, G. (2016). Advances in Cancer Immunotherapy in Solid Tumors. Cancers, 8(12), 106.
3.Maleki Vareki, S., Garrigós, C., & Duran, I. (2017). Biomarkers of response to PD-1/PD-L1 inhibition. Critical reviews in oncology/hematology, 116, 116–124.
4.Cassetta, L., & Pollard, J. W. (2018). Targeting macrophages: therapeutic approaches in cancer. Nature reviews. Drug discovery, 17(12), 887–904.
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11.Voest, E. E., Kenyon, B. M., O'Reilly, M. S., et al. (1995). Inhibition of angiogenesis in vivo by interleukin 12. Journal of the National Cancer Institute, 87(8), 581–586.
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