化學與材料科學 - 西南大學許志剛/武漢大學孫志軍《Chem. Soc. Rev.》綜述：生物工程化納米凝膠用於腫瘤免疫治療－鑽石舞台

點擊藍字關注我們

近年來，免疫治療經歷了前所未有的發展，已逐步成為臨床癌症治療的首選治療策略之一，並實現了臨床上對黑色素瘤、頭頸鱗癌和非小細胞肺癌等的有效治療，但免疫療法的低應答率和免疫相關不良反應等問題持續制約着腫瘤免疫療法的進一步發展。納米免疫治療將納米技術和免疫治療的雙重優勢相結合，有效刺激無免疫原性腫瘤（冷腫瘤）向免疫原性腫瘤（熱腫瘤）的轉變，在調節腫瘤免疫微環境和激活腫瘤免疫等方面具有巨大潛力。而通過分子內交聯形成的生物工程化納米凝膠作為多用途的載體，具有令人滿意的生物相容性、生物響應性、高穩定性和低毒性，可以實現藥物在腫瘤中的深度滲透和長期保留，從而有效增強腫瘤的免疫力，被認為是最具開發前景的新型藥物載體材料之一。

近日，西南大學許志剛教授/武漢大學孫志軍教授在英國皇家化學學會旗下權威期刊Chemical Society Reviews上發表了題為「Bioengineered Nanogels for Cancer Immunotherapy「的綜述文章。該文章介紹了生物工程化納米凝膠的製備策略及其在癌症治療中的應用，重點強調了生物工程化納米凝膠在免疫治療中的應用（圖1），同時對該領域未來的挑戰以及臨床治療的預期和可行前景進行了展望。

圖1.生物工程納米凝膠用於免疫治療的應用示意圖。

納米凝膠是一類具有納米尺寸的三維交聯的聚合物，可通過物理相互作用力或化學交聯等方式製得，表現出較強的結構穩定性、出色的生物相容性和微環境響應性等特性，可延長藥物的血液循環時間，實現腫瘤深穿透，增效腫瘤免疫和降低治療毒性。本文首先介紹了納米凝膠製備的各種策略及分類，在特定合成條件下，溶液中的膠體顆粒或聚合物交聯形成具有大比表面積的基於網絡的納米凝膠（圖2）。

圖2.納米凝膠的常見製備策略示意圖：（a）微乳液、（b）內交聯、（c）共價交聯、（d）主客體效應、（e）微流體、（f）核酸雜交、（g）自組裝和（h）自組裝（核心功能化）。

得益於納米凝膠可調的物理和化學性質，當納米凝膠通過內吞作用進入癌細胞後，首先會被運輸到溶酶體，溶酶體在各種刺激下破裂並釋放活性藥物分子，對線粒體和細胞核的功能造成損害，最終導致癌細胞死亡。近年來，許多藥物或顯像劑甚至納米顆粒已經被整合到納米凝膠中用於腫瘤診斷和各種治療中，包括化療、放療、氣體治療、光動力治療、光熱治療、聲動力治療、免疫治療等。基於此，本文總結了生物工程化納米凝膠在腫瘤治療和診斷中的應用（圖3）。

圖3.用於腫瘤治療和診斷的生物工程納米凝膠。

雖然使用各種免疫策略，癌症疫苗、ICB治療和CAR-T治療已經取得了成功。但目前仍然只有極少數的人可以從免疫治療中獲益。納米藥物允許引導免疫調節劑進入腫瘤或淋巴器官，改變藥物與免疫細胞的結合，提高免疫治療的應答率。生物工程化納米凝膠作為納米醫學的一個重要分支，可以激活免疫系統，誘導強烈的免疫反應，提高抗癌活性。在此，本文重點闡述了納米凝膠應用在免疫療法的最新進展，包括用於遞送免疫調節的小分子藥物（免疫原性死亡/焦亡/鐵死亡等誘導劑）、抗體、基因和細胞因子，靶向抗原呈遞細胞，形成腫瘤疫苗和實現嵌合抗原受體(CAR)-T細胞治療（圖4）。

圖4.生物工程納米凝膠用於免疫調節治療。

免疫治療是一種革命性的癌症治療策略，在臨床中不斷出現的挑戰正在持續推動現有治療技術的創新和進步。作為一種免疫腫瘤干預工具，生物工程納米凝膠可以被內源性和外源性刺激激活，並通過靜脈注射、肺補片和透皮補片等不同的給藥方式實現在腫瘤部位的富集，通過增強人體的免疫反應和重塑腫瘤微環境實現「冷」腫瘤到「熱」腫瘤的轉變。目前的納米凝膠系統可以通過控制藥物的傳遞途徑和部位，作為腫瘤治療實驗室和臨床研究之間的中介，引發癌症免疫治療跨學科研究的時尚趨勢。考慮到基於納米藥物的納米凝膠的快速發展和持續成功，本文對納米凝膠從實驗室製備到臨床前實驗，再到臨床實驗的臨床轉化過程進行合理預測展望，相信生物工程納米凝膠終將在腫瘤治療領域產生重大突破並在臨床實驗中扮演重要角色（圖5）。

圖5.納米凝膠從實驗室製備到臨床前實驗，再到臨床實驗的臨床轉化過程。

上述研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、重慶英才計劃-青年拔尖人才和重慶市留學人員回國創業創新支持計劃等項目的支持。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1039/D2CS00247G

通訊作者介紹：

向上滑動閱覽

許志剛，西南大學材料與能源學院教授、碩士生導師。重慶英才·青年拔尖人才入選者（2020年），重慶市優秀創新創業導師（2021年），擔任《Chinese Chemical Letters》和《Asian Journal of Pharmaceutical Sciences》期刊青年編委。近五年來以通訊/第一作者身份在Chemical Society Reviews、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Small、Small Methods、Acta Pharmaceutica Sinca B、Bioactive Materials、Chemical Engineering Journal、Theranostics、Nano Research等國內和國際專業期刊上發表SCI論文60餘篇，成果累計他引次數3000餘次，個人H因子34，ESI高被引論文2篇，授權國家發明專利13項，參編英文書籍1部。主持國家自然科學基金、重慶英才·青年拔尖人才項目等課題10餘項。主要研究方向為微環境響應型高分子納米藥物遞送系統的設計、構建及應用。成果曾獲2014年度甘肅省高校科技進步獎一等獎、2021年西南大學教學成果獎二等獎和第六屆中國國際「互聯網+」大學生創新創業大賽全國總決賽銀獎。

孫志軍，武漢大學口腔醫學院口腔頜面頭頸腫瘤外科教授，珞珈特聘教授，一級主任醫師，博士生導師。中國抗癌協會口腔頜面腫瘤整合醫學專業委員會副主任委員，中華口腔醫學會口腔頜面外科委員會委員，中華口腔醫學會口腔生物醫學專業委員會委員。科研主要研究方向為口腔癌腫瘤免疫治療及納米醫學。在Nature Biomedical Engineering、Nature Communications、Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Clinical Cancer Research、Cancer Immunology Research等雜誌發表第一作者或通訊作者SCI收錄論文138篇，成果累計他引次數3800餘次，個人H因子37。主持國家自然科學基金面上項目6項及湖北省自然科學基金傑出青年項目，參與國家重點研發計劃1項。擔任Oral Diseases雜誌副主編及Nano TransMed 雜誌編委。入選教育部新世紀優秀人才和湖北省醫學青年拔尖人才，以第一完成人獲得湖北省自然科學二等獎1項。

相關進展

西南大學許志剛副教授課題組在聚合物單分子膠束方面取得系列進展

浙理工余厚詠教授課題組《ACS SCE》封面：柚子皮氣凝膠表面生長聚苯胺/氧化鋅納米雜化物構建複合氣凝膠氣體傳感器

清華王秀梅教授/王貴懷教授/郭華教授合作：纖維蛋白納米纖維水凝膠誘導的白質再生促進犬類T12脊髓損傷後運動功能的恢復

蘇州大學呂強教授團隊 ACS Nano: 基於溶劑替換策略構建強韌的絲蛋白納米纖維水凝膠

免責聲明：部分資料來源於網絡，轉載的目的在於傳遞更多信息及分享，並不意味着贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平台，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯繫我們及時修改或刪除。郵箱：chen@chemshow.cn