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  腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間的交互作用是腫瘤免疫微環(huán)境的核心。雖然腫瘤細(xì)胞對免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用在大多情況下是為了建立免疫抑制微環(huán)境從而實現(xiàn)免疫逃逸，但是在某些特定條件下的腫瘤細(xì)胞死亡（如免疫原性死亡，immungentic cell death）則能促進(jìn)免疫細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別而激活特異性抗腫瘤免疫響應(yīng)。因此，靶向放大腫瘤細(xì)胞的免疫原性死亡成為腫瘤治療的重要方向。目前，只有一些治療手段如光動力治療、放療、以及某些小分子細(xì)胞毒性藥物能夠通過增加細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激壓力引起細(xì)胞的免疫原性死亡。然而，光動力治療和放療等手段需要借助外加刺激實施，主要適合淺表腫瘤的治療；而小分子細(xì)胞毒性藥物缺乏特異性，對免疫細(xì)胞和正常細(xì)胞具有同樣的殺傷作用，影響免疫系統(tǒng)的功能發(fā)揮。因此，發(fā)展利用腫瘤微環(huán)境特征特異性觸發(fā)腫瘤細(xì)胞免疫原性死亡的治療方法對于腫瘤免疫治療的實施具有重要意義。

  基于上述考慮，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所陳學(xué)思院士團(tuán)隊以聚合物分子工程理念為指引，結(jié)合Passerini三組分反應(yīng)和銅催化的Huisgen環(huán)加成反應(yīng)，在長循環(huán)載體材料聚（L-谷氨酸）-接枝-聚（乙二醇）單甲醚上引入增強(qiáng)氧化應(yīng)激功能模塊，設(shè)計制備了腫瘤特異性增強(qiáng)氧化應(yīng)激高分子共軛物（Tumor Specific Enhanced Oxidative stress Polymer conjugate，TSEOP），用于激活腫瘤特異性抗腫瘤免疫響應(yīng)。該兩親性TSEOP能夠自組裝成納米膠束，在血液中具有長循環(huán)能力和腫瘤富集能力。當(dāng)?shù)竭_(dá)腫瘤組織并被腫瘤細(xì)胞攝取后，TSEOP能夠在腫瘤特異生理條件刺激下，降解產(chǎn)生肉桂醛（CA）和醌甲基化合物（QM），分別作為活性氧（ROS）產(chǎn)生器和谷胱甘肽（GSH）的消除器，協(xié)同增進(jìn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，引起細(xì)胞的免疫原性死亡，并激活后續(xù)的特異性抗腫瘤免疫響應(yīng)（圖1）。

圖1. TSEOP的合成及其用于誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫原性死亡并激活特異性抗腫瘤免疫響應(yīng)的示意圖。

  體外實驗中，TSEOP處理CT26腫瘤細(xì)胞能夠引起細(xì)胞內(nèi)ROS水平顯著升高以及GSH水平的降低，引起腫瘤細(xì)胞的凋亡。而在相同條件下，TSEOP對正常細(xì)胞的毒性明顯低于腫瘤細(xì)胞。TSEOP對腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的毒性差異可能有兩個原因：（1）TSEOP的腫瘤特異性敏感設(shè)計使其在正常細(xì)胞中釋放CA和QM的速度慢于腫瘤細(xì)胞；（2）正常細(xì)胞對氧化應(yīng)激的敏感性一般不如腫瘤細(xì)胞。進(jìn)一步，他們發(fā)現(xiàn)TSEOP的處理可以引起CT26腫瘤細(xì)胞內(nèi)高遷移率族蛋白B1（HMGB1）和ATP的釋放，增加腫瘤細(xì)胞表面鈣網(wǎng)蛋白（CRT）的暴露。上述三要素的改變證明了細(xì)胞免疫原性死亡的發(fā)生。而用TSEOP處理的腫瘤細(xì)胞上清加入小鼠骨髓來源樹突狀細(xì)胞（BMDCs）后，BMDCs中CD80陽性的比例明顯升高，表明樹突狀細(xì)胞能夠被有效激活（圖2）。以上結(jié)果表明，TSEOP治療能有效誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的免疫原性死亡并刺激抗原提呈細(xì)胞的活化。

圖2.（A-B）不同藥物處理后腫瘤細(xì)胞內(nèi)ROS染色及定量結(jié)果。（C）不同藥物處理后腫瘤細(xì)胞內(nèi)HMGB-1測試。（D）不同藥物處理后腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)基中ATP含量。（E）流式細(xì)胞術(shù)檢測經(jīng)過不同藥物處理后腫瘤細(xì)胞的CRT陽性比例。（F）體外BMDCs刺激實驗及CD80陽性結(jié)果。

  在體內(nèi)治療實驗中，單獨(dú)使用TSEOP治療即可非常有效地抑制腫瘤生長，在CT26和4T1兩種小鼠腫瘤模型上都取得了100%的腫瘤抑制率，實現(xiàn)了腫瘤的治愈。對治療后的腫瘤組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，TSEOP的治療可以顯著地提高腫瘤內(nèi)的CD4⁺和CD8⁺T細(xì)胞的含量，顯著地提高活化的樹突狀細(xì)胞的比例，表明TSEOP治療可以有效地激活獲得性免疫。此外，腫瘤內(nèi)巨噬細(xì)胞的組成也發(fā)生了改變，TSEOP治療組M1/M2巨噬細(xì)胞比例增加，表明TSEOP的治療也引起了腫瘤微環(huán)境的改變（圖3）。

圖3. （A-B）不同藥物治療后，CT26腫瘤的腫瘤體積曲線。（C-D） 不同藥物治療后，4T1腫瘤的腫瘤體積曲線。（E）不同藥物治療后，CT26腫瘤組織中免疫細(xì)胞含量的變化。

  為了證明TSEOP激活了體內(nèi)腫瘤特異性的抗腫瘤免疫響應(yīng)，他們在CT26模型上進(jìn)行了疫苗接種和再挑戰(zhàn)實驗。他們利用經(jīng)TSEOP預(yù)處理的CT26細(xì)胞（TSEOP-CT26細(xì)胞）作為疫苗對BALB/c小鼠進(jìn)行了兩次皮下免疫，之后再次種植同種小鼠CT26細(xì)胞， 6只小鼠中有4只并沒有形成腫瘤。而利用PBS或者未經(jīng)TSEOP處理的CT26細(xì)胞對小鼠進(jìn)行免疫則沒有抑制腫瘤形成的作用（圖4）。以上結(jié)果證實，TSEOP治療能有效激活腫瘤特異性的抗腫瘤免疫響應(yīng)，進(jìn)而有效抑制腫瘤的生長和復(fù)發(fā)。

圖4. （A） 疫苗接種和再挑戰(zhàn)實驗設(shè)計。（B-C）小鼠接受不同疫苗接種后，再挑戰(zhàn)腫瘤的腫瘤體積曲線。

  以上研究結(jié)果近期發(fā)表在Nano Letters上，中科院長春應(yīng)化所博士生馬勝為論文的第一作者，宋萬通副研究員和陳學(xué)思院士為論文的共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部、吉林省科技發(fā)展計劃項目，以及復(fù)旦大學(xué)聚合物分子工程國家重點實驗室開放課題的支持。

  論文鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05265

  DOI：10.1021/acs.nanolett.9b05265