肽修饰在基于金纳米粒子的癌症免疫治疗疫苗中可取代糖链协同作用

《Cancer Medicine》：Peptide Modulation Overrides Glycan Synergy in Gold Nanoparticle-Based Vaccines for Cancer Immunotherapy

　　细胞内化与免疫激活效果中糖链与抗原肽的协同作用分析，显示抗原肽整合可中和糖链差异对树突状细胞摄取及信号通路的影响，两种糖链疫苗在EG7肿瘤模型中诱导等效的CD8+ T细胞应答和抗肿瘤疗效。

　　在癌症免疫治疗领域，随着对免疫系统与肿瘤相互作用机制的深入研究，越来越多的科学家开始探索如何通过新型疫苗技术激活患者的免疫反应，从而更有效地对抗肿瘤。金纳米颗粒（GNP）作为一类具有广泛应用前景的纳米载体，因其高生物相容性和易于表面修饰的特性，逐渐成为开发新型癌症疫苗的重要材料。基于这一背景，研究者们设计了一种称为“整合糖基纳米疫苗”（iGN）的新型免疫治疗策略，该策略通过将合成的TLR7配体、抗原肽以及特定的糖链结合到GNP表面，旨在提高疫苗的靶向性和免疫激活效率。然而，糖链与抗原肽的组合对iGN介导的抗肿瘤免疫反应的具体影响，仍然是一个需要进一步研究的问题。

本研究聚焦于两种不同的糖链——α-甘露糖和唾液酸——对iGN治疗效果的影响。糖链作为纳米疫苗的重要组成部分，其作用机制主要体现在调控纳米颗粒在免疫细胞中的摄取和后续的免疫激活过程。α-甘露糖已被证明可以显著促进GNP被骨髓来源树突状细胞（BMDC）的摄取，而唾液酸则表现出较低的细胞摄取效率。这可能与两者在免疫识别中的不同角色有关：α-甘露糖通常被视为“非自身”标记，能够被免疫细胞识别并内吞；而唾液酸则常见于哺乳动物细胞表面，作为“自身”标记，可能抑制免疫细胞的识别和激活。然而，当这些糖链与抗原肽结合后，尤其是与MHC I类限制性抗原肽（如卵白蛋白肽SIINFEKL）结合时，它们的免疫效应可能被显著改变。

研究发现，抗原肽的加入能够有效增强纳米颗粒的摄取能力，特别是在唾液酸修饰的iGN（siGN）中，抗原肽的引入大幅提高了GNP在BMDC中的摄取效率。这种增强效应不仅体现在纳米颗粒的内化过程中，还影响了TLR7配体的递送以及后续的I型干扰素（IFN）通路激活。值得注意的是，尽管唾液酸修饰的iGN在细胞摄取方面不如α-甘露糖修饰的iGN（miGN）有效，但其在抗肿瘤治疗中的效果与miGN相当，这表明抗原肽在调控纳米疫苗的免疫响应中起到了决定性作用。此外，研究还发现，siGN能够有效激活BMDC的共刺激分子CD86，并诱导IFNγ阳性CD8阳性T细胞的产生，从而在体内形成有效的抗肿瘤免疫反应。

为了进一步验证这一发现，研究团队在小鼠模型中进行了治疗实验。他们将EG7细胞（一种表达卵白蛋白的T细胞淋巴瘤细胞系）移植到C57BL/6小鼠体内，并在移植后5天开始对小鼠进行三次miGN或siGN的治疗，每次间隔3天。结果表明，两种糖链修饰的iGN均能显著抑制肿瘤生长，且在治疗第11天开始表现出明显的肿瘤退缩效果，持续至第17天。在治疗第15天，两种iGN组的小鼠肿瘤质量均显著低于对照组（使用PBS处理的小鼠）。这些数据进一步支持了抗原肽在调控iGN免疫响应中的关键作用，并表明即使使用唾液酸修饰的纳米疫苗，只要其结合了有效的抗原肽，仍然能够诱导强烈的抗肿瘤免疫反应。

在体内实验中，研究者们还通过组织学分析评估了iGN对肿瘤细胞的影响。结果显示，miGN和siGN均能在肿瘤组织中引起显著的细胞死亡和组织破坏。这种效果可能源于iGN诱导的CD8阳性T细胞的激活和杀伤作用。此外，通过免疫荧光染色和流式细胞术分析，研究团队发现siGN能够有效激活NF-κB信号通路，这在免疫反应的启动过程中至关重要。NF-κB的核转位不仅表明纳米颗粒已被成功内吞，还预示了免疫细胞的激活状态。这一发现进一步说明，抗原肽的加入不仅提高了纳米颗粒的摄取效率，还增强了其在免疫细胞内的信号传导能力，从而诱导更全面的免疫应答。

此外，研究还利用RNA测序技术对BMDC的基因表达进行了系统分析，以揭示iGN诱导的免疫激活机制。结果表明，siGN处理的BMDC中，大量与先天免疫反应、细胞因子产生以及I型干扰素反应相关的基因被显著上调。这些基因的表达变化不仅反映了BMDC的激活状态，还提供了关于iGN如何通过调控基因表达来增强抗肿瘤免疫的线索。例如，HALLMARK_INTERFERON_GAMMA_RESPONSE和HALLMARK_INFLAMMATORY_RESPONSE等基因集的富集分析，进一步支持了iGN能够诱导强烈的炎症和干扰素反应，这在抗肿瘤免疫中具有重要意义。

值得注意的是，尽管唾液酸修饰的纳米颗粒在细胞摄取方面不如α-甘露糖修饰的纳米颗粒有效，但通过抗原肽的引入，其免疫激活效果可以得到显著改善。这一发现为纳米疫苗的设计提供了新的思路：即抗原肽的整合可以克服糖链在细胞摄取中的差异，从而确保两种类型的糖基纳米疫苗在免疫激活和抗肿瘤治疗效果上趋于一致。这不仅拓宽了糖基纳米疫苗的应用范围，也为未来开发更具针对性和高效性的免疫治疗策略提供了理论依据。

本研究的结果表明，纳米疫苗的疗效不仅仅依赖于糖链的选择，更关键的是其与抗原肽的结合方式。这种结合方式能够有效调节纳米颗粒的摄取和免疫激活过程，从而增强疫苗的整体效果。这一发现具有重要的临床意义，尤其是在开发针对不同类型肿瘤的个性化疫苗时，抗原肽的选择和修饰方式将成为优化疫苗性能的关键因素。此外，糖链的多样性也为疫苗设计提供了更大的灵活性，使研究者能够根据不同的治疗需求，选择最适合的糖链类型以提高疫苗的稳定性和靶向性。

考虑到纳米疫苗在临床应用中的潜力，研究者们还探讨了其在不同免疫环境中的表现。例如，在“冷肿瘤”模型（如B16黑色素瘤）中，免疫反应通常较弱，因此需要更有效的免疫激活策略。本研究中使用的EG7模型虽然不完全代表人类肿瘤的复杂性，但其在评估抗原呈现和CD8阳性T细胞反应方面具有较高的可重复性和可预测性。因此，这一模型为后续的临床前研究提供了可靠的基础。为了进一步推动该技术的临床转化，未来的研究应考虑将iGN与其他免疫治疗手段（如免疫检查点抑制剂）结合，以期实现更全面的免疫激活和更持久的抗肿瘤效果。

综上所述，本研究不仅揭示了糖链和抗原肽在糖基纳米疫苗中的协同作用，还为癌症免疫治疗提供了新的设计原则。通过合理选择糖链和抗原肽的组合，可以显著提高纳米疫苗的免疫激活效率和治疗效果。这一成果为未来的癌症疫苗开发提供了重要的理论支持和实践指导，也为优化纳米疫苗的性能、提高其在不同免疫环境中的适用性提供了新的方向。此外，研究还强调了在疫苗设计过程中，抗原肽的整合可能比糖链的选择更为关键，这为未来的研究和临床应用提供了新的思路。