癌癥的發(fā)生和發(fā)展與腫瘤細胞的高增殖率及其對免疫監(jiān)視系統(tǒng)的逃避高度相關，理想的癌癥治療策略旨在殺傷腫瘤細胞的同時可以激活機體免疫系統(tǒng)從而徹底消滅腫瘤細胞。因此在本研究中設計出荷載二氧化錳納米探針的誘導型多功能干細胞(iPS)用于肺癌的治療研究，此治療策略旨在獲得增強的光動力治療效果的同時激發(fā)出強烈的抗腫瘤免疫反應，藉以提高治療肺癌的療效。

Human iPS Cells Loaded with MnO2?Based Nanoprobes for Photodynamic and Simultaneous Enhanced Immunotherapy Against Cancer

Yanlei Liu, Jingxing Yang, Bin Liu, Wen Cao, Jingpu Zhang, Yuming Yang, Lijun Ma, Jesus Martinez dela Fuente, Jie Song, Jian Ni, Chunfu Zhang*, Daxiang Cui*
Nano?Micro Lett.(2020)12:127

https://doi.org/10.1007/s40820-020-00452-y

本文亮點

1.?荷載二氧化錳納米探針的誘導型多功能干細胞(iPS)作為具有腫瘤主動靶向特性的治療平臺。

2.?在多模態(tài)成像引導下，在荷瘤鼠模型上獲得了增強的光動力治療效果的同時激發(fā)出強烈的抗腫瘤免疫反應。

內容簡介

上海交通大學電院崔大祥講席教授科研團隊與生物醫(yī)學工程學院張春富教授課題組合作，以iPS細胞作為納米探針載體及類腫瘤抗原，在激光照射下，在肺癌腫瘤模型鼠上通過增強的光動力治療效果及激發(fā)的強烈的抗腫瘤免疫反應，獲得了顯著的抑瘤效果。該文的通訊作者分別是上海交通大學崔大祥教授和張春富教授；上海交通大學電院劉巖磊助理研究院和生物醫(yī)學工程學院楊金星博士是該文的共同第一作者。

圖文導讀

I?iPS細胞作為納米探針的載體體顯著提高納米探針在腫瘤組織的聚集

干細胞的腫瘤歸巢特性(tumor homing)，可以高效地主動靶向腫瘤組織，從而提高了藥物的腫瘤靶向遞送和改善了藥物在腫瘤內部的分布。干細胞的腫瘤歸巢特性已經(jīng)被證實與細胞膜表面高表達趨化因子CXCR4受體密切相關，趨化因子SDF-1結合CXCR4受體后驅使干細胞呈現(xiàn)腫瘤組織趨化特性，iPS細胞在荷瘤鼠模型上對腫瘤組織的趨向性，被證實是通過SDF-1/CXCR4信號通路實現(xiàn)的。因此在本研究中，我們利用IPS細胞的腫瘤歸巢特性，使其作為納米探針的靶向遞送載體，從而顯著地提高了納米探針在腫瘤部位的聚集。

圖1. iPS-MnO2@Ce6在荷瘤鼠體內的分布和代謝。(a)荷瘤小鼠經(jīng)靜脈注射MnO2@Ce6和iPS-MnO2@Ce6的T1-MR圖像。(b)腫瘤區(qū)域T1-MR信號定量分析。(c)荷瘤小鼠經(jīng)靜脈注射MnO2@Ce6和iPS-MnO2@Ce6后的實時熒光圖像。(d)腫瘤區(qū)域熒光信號定量分析。

II?在激光介導的光動力治療過程中iPS細胞釋放出類腫瘤樣免疫抗原

在體內治療實驗中，在激光介導的光動力治療過程中，iPS細胞由于死亡裂解釋放出大量的類腫瘤樣免疫抗原，激發(fā)出強烈的多種免疫細胞參與的抗腫瘤免疫反應。

圖2. iPS-MnO2@Ce6誘導的基于T細胞應答的腫瘤免疫治療。(a)激光治療后不同時間點各組腫瘤CD45+CD3+ T細胞CD4+和CD8+ CTL的流式細胞分析圖。各組治療后不同時間點腫瘤組織中(b)TNF-α和(c)IFN-β的含量。(d)CD4+Foxp3+調節(jié)性T細胞(Treg)在CD4+T細胞中的比例。

作者簡介

崔大祥
本文通訊作者

上海交通大學 講席教授

▍主要研究領域

納米材料的制備、生物學效應與安全性評價；基于納米粒子標記與納米效應的腫瘤早期診斷系統(tǒng)與傳感器的研制；多功能納米探針與腫瘤的分子影像；胃癌相關的基因與蛋白質的結構與功能研究；基于納米技術的CIK與干細胞治療技術；高效基因或藥物遞送系統(tǒng)。

▍主要研究成果

在Advanced Materials, ACS Nano, Advanced Functional Materials, CancerRes, Molecular Therapy, Scientific Reports，Biomaterials, Analytical Chemistry, Small, Biosensors & Bioelectronics, Applied Physics Letters等國際專業(yè)雜志上發(fā)表SCI論文200多篇，ESI高引論文12篇，他引100次以上論文15篇。研究成果獲國家科技進步二等獎1項，中國電子學會技術發(fā)明二等獎1項，中國產學研創(chuàng)新成果獎1項，軍隊科技進步2等獎1項，陜西省科技進步2等獎1項，獲歐洲與美國專利1項，中國專利授權30項, 主編專著1部，參與編寫出版專著8部,其中英文專著5本，參與開發(fā)的部分產品獲醫(yī)療器械證5個。

張春富
本文通訊作者

上海交通大學 教授

▍主要研究領域

課題組研究主要集中在基于納米技術的多模態(tài)分子影像腫瘤診療方面的研究。通過納米載體合理設計，實現(xiàn)多模態(tài)影像引導腫瘤精準遞送，并結合相關的療法，探索腫瘤抑制的新策略。主要研究方向包含：1. 多模態(tài)納米分子影像探針技術及腫瘤診、療研究；2. 納米材料腫瘤免疫微環(huán)境調節(jié)及轉移灶抑制；3. 放射性藥物及臨床應用研究。

▍主要研究成果

作為第一或通訊作者發(fā)表包括Advanced Science, ACS Nano, Advanced Functional Materials, Cancer Research, Theranostics, Biomaterials, Nanoscale等文章66篇，授權專利2項。曾先后獲得教育部自然科學獎二等獎和上海市科學技術獎一等和二等獎各一項。目前為包括Nanomedicine: Nanotechnology Biology and Medicine在內多個英文雜志編委，擔任ACSNano、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Journal of American Chemical Society、Small、Theranostics等二十多個期刊特約審稿人。目前承擔有國家自然基金項目、上海市科委重點課題和國家重大研發(fā)計劃子課題的研究。

撰稿：原文作者

編輯：《納微快報》編輯部

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