新型疫苗以大孔生物材料冷冻凝胶为基础

年1月14日，NatureBiomedicalEngineering杂志发表了哈佛大学DavidJ.Mooney教授与DavidT.Scadden教授团队的合作文章《Abiomaterial-basedvaccineelicitingdurabletumour-specificresponsesagainstacutemyeloidleukaemia》。在该研究中，学者们开发了一种以大孔生物材料冷冻凝胶为基础，针对急性髓性白血病的预防及治疗的肿瘤疫苗，并在小鼠模型中成功验证了疫苗的AML预防与治疗效果。

图1.文献来源：N.Shahetal.,NatureBiomedicalEngineering()DOI:10./s---3

急性髓性白血病（AML）是一种起源于骨髓的致命血癌。该疾病的预后较差，患者的5年存活率仅为30%。针对AML的标准治疗方法到目前为止已保持了40多年没有变化，主要由化疗（胞嘧啶糖苷）和蒽环霉素治疗组成。然而，尽管标准治疗通常能使癌症得到缓解，但很难完全清除癌细胞，患者容易复发。

本研究中，学者们构建了一种主要由聚乙二醇和海藻酸两种材料通过冷冻聚合反应交联制成的大孔径水凝胶（图2）。如在交联反应前加入粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、CpG寡核苷酸（CpG-ODN）和AML细胞的特异性抗原（死亡AML细胞的内容物或Wilms肿瘤蛋白1（WT1）的肽），可使这些物质载入凝胶支架中，以吸引和激活体内的树突状细胞。在与AML相关的抗原中，WT1是特征明确的具有致癌潜力的细胞内锌指转录因子。由于其在多种谱系的白血病（包括白血病干细胞群）中过表达，且在正常组织中较少见，因此可作为AML疫苗的潜在治疗靶点。被激活的树突状细胞从凝胶处摄取抗原，并将其递呈给T细胞，使T细胞能够特异性地识别并杀伤AML细胞。动物实验结果也表明接种过疫苗的小鼠的T细胞具有免疫记忆，能够长期在体内巡逻，以消灭任何复发的AML。

图2.大孔径冷冻凝胶疫苗的构建

研究者首先通过实验证明了冷冻凝胶疫苗具有募集并激活抗原递呈细胞（如树突细胞），并且激活T细胞的能力。接着通过动物实验验证了冷冻凝胶疫苗接种预防AML的能力。在小鼠接受了疫苗或对照品注射10天后，表达WT1的AML细胞被注射入小鼠体内。未接受治疗或仅接受同等剂量的GM-CSF,CpG和WT1混合物疫苗的小鼠在60天内死于AML，而接受含有AML细胞裂解液或WT1多肽的冷冻凝胶疫苗的小鼠都存活了下来。在第天对幸存的小鼠再次注射了AML细胞，没有观察到明显的发病迹象，这表明疫苗具有良好的预防AML的能力（图3）。

图3.冷冻凝胶疫苗预防AML实验中不同实验组的小鼠存活率比较

由于AML起源于骨髓，常常“隐藏”在那里以逃避化疗的杀伤，因此作者对接种了冷冻凝胶的小鼠的骨髓进行了分析研究，在其中发现大量活跃的T细胞，却没有发现AML细胞。实验证明，通过将这些骨髓移植到健康小鼠体内，可以将对AML的抵抗免疫力转移给受体小鼠（图4）。

图4.移植接种了冷冻凝胶疫苗的小鼠骨髓可以将AML抵抗免疫力转移给受体

接下来为了模拟AML患者的临床治疗，研究者将冷冻凝胶疫苗与标准化疗方案（iCt）进行联用，用于治疗AML小鼠。研究表明，研究表明，未接受治疗、仅接受不含冷冻凝胶的疫苗治疗或仅接受化疗的小鼠在第25-35天内全部死于AML，而联用冷冻凝胶疫苗与标准化疗能够大大延长小鼠的生存时间（图5）。

图5.iCt与冷冻凝胶疫苗联用治疗AML小鼠

研究者进一步将接受了联合治疗的小鼠骨髓移植给健康小鼠，实验结果显示所有受体小鼠在接受AML移植后均未发病，证明了联合治疗能够产生持久且可转移的AML抵抗免疫力。

后续实验中研究者惊奇地发现在iCt与冷冻凝胶疫苗的联用疗法中是否使用含有AML抗原（WT1多肽或细胞成分）对治疗效果没有显著影响。深入探讨推断出，AML细胞会随着时间的推移进入冷冻凝胶，先使用化疗能够杀伤这部分细胞并释放出相关的抗原，原先已经迁移并聚集在凝胶中的树突细胞能够吞噬这些抗原并递呈及激活T细胞以产生特异性AML杀伤作用。同时，研究者还发现联合疗法能够引起骨髓中调节性T细胞（Tregs）数量减少，从而缓解了免疫抑制环境，这被认为是骨髓中AML细胞逃避免疫监测的主要原因。

研究表明这种新型的冷冻凝胶疫苗在治疗AML方面具有极大的潜力，可尝试与iCt联用延长AML患者的生存期。

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