ACS Nano: 近红外光激发PDT与检查点阻断结合用于结肠直肠癌的免疫疗法

【背景介绍】

光动力疗法（PDT）是通过光敏剂在光的作用下产生活性氧（ROS）来杀死癌细胞，同时还可以激发抗肿瘤的免疫反应。然而传统的PDT使用的是可见光，不能治疗深处的肿瘤，并且产生的免疫反应不足以抑制肿瘤的生长。

【成果简介】

最近苏州大学的许利耕、彭睿和刘庄（共同通讯作者）将光敏剂Ce6和免疫佐剂咪喹莫特（R837）加载到上转换纳米颗粒的表面（UCNPs），当用980nm近红外光照射时，Ce6产生PDT，同时在R837的作用下产生抗癌的免疫反应，再加上检查点阻断药物的作用可以有效消除被光照的肿瘤以及光照不到的远距离肿瘤。同时这种疗法还有长期的免疫记忆功能，防止肿瘤的再生。

【图文导读】

图1 UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837的表征

（a）制备UCNP-Ce6-R837的示意图；

（b）UCNP-Ce6-R837的TEM照片；

（c）Ce6、UCNP-Ce6、UCNP-Ce6-R837的紫外-可见吸收光谱；

（d）UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837在980nm激光照射下的上转换荧光光谱。插图是 UCNP-Ce6-R837在980nm激光照射下的照片；

（e）Ce6、 UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837在980nm光照射下产生单线态氧随时间的变化。

图2 UCNP-Ce6-R837在体外的PDT和免疫激活效应

（a）用UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837 培养的CT26肿瘤细胞在980nm光照射后的共聚焦荧光图；

（b，c）CD86和CD80的表达量；

（d） IL-12p40 和TNF-α在DC悬浮液中的分泌量

图3 体外的transwell系统实验

（a）transwell系统的实验装置图；

（b）CD86 和CD80 在体外transwell系统实验中的含量；

（c）CD86 和CD80在DCs表面的含量；

（d）IL-12p40 河TNF-α 在DC悬浮液中的分泌

图4 基于UCNP-Ce6-R837的体内PDT诱导DC熟化和刺激促发炎细胞活素的表达

（a）由基于UCNP-Ce6-R837的PDT触发的免疫反应的示意图；

（b，c）基于UCNP-Ce6-R837的PDT诱导的DC熟化；

（d-f）用UCNP-Ce6-R837进行PDT治疗3天后老鼠血浆中 IL-12p40、IFN-γ和TNF-α的浓度

图5 基于UCNP-Ce6-R837的PDT与CTLA-4 检查点阻断结合疗法的抗癌免疫效应和相应的机制

（a）试验示意图；

（b，c）经不同治疗后原发肿瘤和远距离肿瘤的生长曲线；

（d，e）在15天时远距离肿瘤中 CD8+ T细胞和CD4⁺FoxP3⁺效应T细胞（Treg）的比率；

（f）15天时不同组的远距离肿瘤中的CD8⁺CTL与Treg的比例；

（g） IFN-γ 细胞活素在老鼠中的水平

图6 经基于UCNP-Ce6-R837的PDT治疗后的免疫记忆效应

（a）评估免疫记忆效应的试验设置；

（b）PDT或手术切除第一次的肿瘤30天后再移植肿瘤时的生长曲线；

（c）不同处理后老鼠的存活曲线；

（d）脾中效应T细胞的的比例；

（e）再移植肿瘤7天后老鼠血液中的细胞活素的含量

图7 PDT与CTLA-4检查点阻断疗法的机制总结

UCNP-Ce6-R837纳米颗粒在近红外光的照射下有效的光动力摧毁肿瘤。在佐剂的作用下产生的肿瘤相关的抗原可以促进强烈的抗肿瘤免疫反应，在CTLA-4检查点阻断的帮助下可以消除原发肿瘤、抑制远距离肿瘤的生长，并且产生长期的免疫记忆。

【总结】

作者设计了一种纳米颗粒将PDT与免疫疗法结合，再辅以CTLA-4 检查点阻断疗法，可以有效消除原发肿瘤、抑制远距离肿瘤的生长，并且具有长期的免疫记忆效应。

文献链接：Near-Infrared-Triggered Photodynamic Therapy with Multitasking Upconversion Nanoparticles in Combination with Checkpoint Blockade for Immunotherapy of Colorectal Cancer（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b00715）

本文由材料人生物材料组陈昭铭供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。

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