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华中大杨光、武大孙志军/卜琳琳《Nano Res.》：植入式多功能氧化细菌纤维素膜联合光热增强肿瘤免疫治疗抑制头颈鳞癌术后复发

时间：2022-09-29 来源： 浏览：

华中大杨光、武大孙志军/卜琳琳《Nano Res.》：植入式多功能氧化细菌纤维素膜联合光热增强肿瘤免疫治疗抑制头颈鳞癌术后复发

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头颈部鳞状细胞癌是临床上最常见的癌症之一。由于其进展迅速，60%以上的病例发现时已是中晚期，而在晚期患者中，又有50%-60%的患者会出现术后复发和转移，导致5年生存率较低。手术切除被认为是临床治疗头颈鳞癌的主要手段。约40%-60%的晚期HNSCC患者在手术后会出现局部复发，常规化疗和放疗经常用于预防术后肿瘤复发。然而，这些都受到全身毒性、耐药性和免疫系统损伤的限制。近日， 华中科技大学生命科学与技术学院杨光教授团队与武汉大学口腔医学院孙志军教授团队...（TB/αPD-1@AuNCs/OBC）。 该研究在氧化细菌纤维素膜网络结构中负载凝血酶与金纳米笼荷载PD-1抗体应用于头颈鳞癌术后治疗，更高效的诱导肿瘤细胞焦亡，提高免疫检查点阻断治疗的响应率，抑制肿瘤术后的复发。

该研究成果发表于国际权威期刊《 Nano Research 》 上，题为“ Implantable Versatile Oxidized Bacterial Cellulose Membrane for Postoperative HNSCC Treatment via Photothermal-Boosted Immunotherapy ”。
 

该给药模型通过金纳米笼的光热效果，在肿瘤部位产生活性氧（ ROS ），诱导肿瘤部位的细胞焦亡，释放肿瘤相关抗原，活化抗原提呈细胞，进而激活 T 细胞介导的抗肿瘤免疫。显著提高免疫检查点阻断的响应率，从而抑制肿瘤生长复发，延长了小鼠生存时间。该给药模型具有优秀的生物安全性，展现了良好的生医交叉效应及极佳的临床应用前景。
 

图 1 . Ag NC s   透射电镜图（ T EM ）   与扫描电镜图（ FESEM ）； A uNCs  透射电镜图（ T EM ）   与扫描电镜图（ FESEM ）
由于金纳米笼（ AuNCs ）优异的药物递送和光热转化能力，该研究选择 AuNCs 作为其主要的药物递送载体。采用电流置换法通过 AgNCs 制备而成。从图1的电镜图可看到 AuNCs 具有中空多孔的结构，有利于其进一步负载免疫检查点阻断抗体PD-1得到 αPD-1@AuNCs 。
 

图 2 . 植入式多功能氧化细菌纤维素膜（TB/αPD-1@AuNCs/OBC）制备过程中不同部分的FESEM图像。
细菌纤维素膜（BC）是由微生物菌株合成的生物聚合物。它形成三维纳米纤维网络，具有高纯度、高结晶度、高机械强度、高孔隙率和良好的生物相容性等优点然而， BC 的一个缺点是在体内植入的情况下缺乏生物降解性。氧化过程可以赋予 BC 生物降解性。图 2 显示 OBC 经过 TEMPO 介导的氧化后，依然可见缠结的纤维结构。并且负载的药物充满了整个三维网状结构。
 

图 3 . αPD-1@AuNCs的体外实验： （A）不同治疗后细胞释放HMGB1的细胞荧光；（B）不同治疗后细胞释放ATP的情况；（C）不同治疗后细胞释放LDH的程度；（D）不同治疗后细胞焦亡相关蛋白的表达情况。
随后该研究在体外检测了αPD-1@AuNCs的相关机制。在激光照射下αPD-1@AuNCs产生光热效应，诱导肿瘤细胞发生细胞焦亡，释放细胞内的炎性物质 （ HMGB, ATP, LDH）等，最终导致肿瘤细胞死亡。
 

图 4 . （A）头颈鳞癌小鼠术后模型的治疗示意图；（B）不同治疗的小鼠的肿瘤复发的生长曲线；（C）不同治疗的小鼠体重的变化曲线；（D）不同治疗的小鼠生存曲线；（E）不同治疗的小鼠的活体成像。
为了评估 TB/αPD-1@AuNCs/OBC 治疗肿瘤复发的能力，该研究将 TB/αPD-1@AuNCs/OBC 应用于头颈鳞癌小鼠术后复发模型， TB/αPD-1@AuNCs/OBC+ L 可显著抑制肿瘤的复发， TB/αPD-1@AuNCs/OBC+ L 组的小鼠中有80%的小鼠可以存活超过 8 0 天。显著的延长了小鼠的生存周期。
 

图 5 . （A）不同治疗小鼠淋巴结中成熟树突状细胞（DCs）的比例及定量分析；（B）不同治疗小鼠脾脏中CD8 + T细胞的比例及定量分析；（C）不同治疗小鼠脾脏中髓源性抑制细胞（MDSCs）的比例及定量分析。
最后该研究采用流式细胞术检测了主要免疫器官中的免疫相关细胞的富集程度。
经过 TB/αPD-1@AuNCs/OBC+ L 治疗后，成功促进淋巴结中的DCs成熟，增加了脾脏中 CD8 + T 细胞的浸润，降低了髓源性抑制细胞的数量 ，有效地产生增强的肿瘤免疫应答。
该工作由华中科技大学生命科学与技术学院杨光教授团队与武汉大学口腔医学院孙志军教授团队共同合作完成。论文共同第一作者为华中科技大学 李晓宏 博士（现为上海硅酸盐研究所博士后）、武汉大学博士生 周俊杰 。华中科技大学 杨光 教授、武汉大学口腔医学院 孙志军 教授、武汉大学口腔医学院 卜琳琳 副教授为该文章的共同通讯作者。
该工作得到了国家自然科学基金（批准号 51973076、82072996、81874131和81702730）、中国博士后科学基金（批准号 2018M630883和2019T120688）武汉市青年医学人才培养项目等的支持。

论文链接：

https :// doi . org / 10 . 1007 / s12274 - 022 - 4811 - 7

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