重庆大学蔡开勇/罗忠/赵鹏《ACS Nano》：工程化双歧杆菌增强肿瘤细胞ICD同步增效抗原提呈策略促进免疫治疗

利用细菌治疗肿瘤已经经过了漫长的发展。早在1813年，Vautier等人便报道了患气性坏疽的癌症患者发生肿瘤消退的现象。后来新型放疗出现，以及利用活菌治疗肿瘤伴随严重的急性感染事件，使得人们利用活菌治疗肿瘤的尝试被暂时停止。随着肿瘤微环境和肿瘤微生物组学相关研究的发展，基于细菌的肿瘤治疗方案得到越来越多关注，研究人员对活菌治疗的热情被重新燃起。利用厌氧菌对肿瘤组织的天然趋向性，越来越多治疗药物被搭载至这类细菌上，用于化疗、PDT、PTT、免疫疗法等的联合治疗。众多研究表明，双歧杆菌做为益生菌家族重要成员之一，也在肿瘤治疗中发挥独特作用。体内外研究证明，肿瘤微环境的免疫抑制性质，比如淋巴细胞浸润不足及经典树突状细胞抗原提呈途径缺陷，严重妨碍了抗肿瘤免疫反应的充分激活。因此，通过重新激活肿瘤相关抗原提呈途径，有望重建机体对肿瘤的免疫监视。

近期，重庆大学蔡开勇教授/罗忠教授和赵鹏副教授等人设计并制备了一种工程化双歧杆菌DNPs@Bi。DNPs@Bi通过双歧杆菌的低氧-营养靶向特性聚集在肿瘤部位，向肿瘤深处渗透，诱导肿瘤细胞发生免疫原性死亡，构建TAAs向DCs转移的通道。该工程化双歧杆菌可以有效促进TAAs提呈，逆转黑色素瘤治疗的免疫抑制困境，成功激活系统性抗肿瘤免疫响应。

DNPs@Bi由两部分组成：纳米颗粒DNPs负载化疗药物盐酸阿霉素（DOX），并通过羧基苯硼酸与双歧杆菌表面的多糖形成硼酸酯键，从而修饰在双歧杆菌表面。该纳米颗粒赋予DOX在肿瘤深处响应性释放的能力；同时，双歧杆菌通过刺激黑色素瘤细胞B16F10上调通道蛋白Cx43的表达，促进肿瘤相关抗原通过Cx43缝隙连接直接转移至树突状细胞内，从而启动下游免疫激活信号。DNPs@Bi可成功应用于针对黑色素瘤的系统性抗肿瘤免疫激活，并在小鼠体内黑色素瘤模型中发挥低毒高效的抗肿瘤作用。相关工作以“Enhanced Immunogenic Cell Death and Antigen Presentation via Engineered Bifidobacterium bifidum to Boost Chemo-immunotherapy”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

一、DNPs@Bi的构建

DOX通过Ca2+-DOX螯合作用负载在CaP/SiO2纳米颗粒上，所获得的DNPs则通过pH响应性硼酸酯键修饰在双歧杆菌表面。通过这种工程化修饰策略，DOX可以被靶向递送至肿瘤深处，降低阿霉素的副作用。DNPs@Bi不仅具有相对安全的血液相容性，在体内也不会引起显著的肝肾毒性。

图1 工程化双歧杆菌DNPs@Bi的制备与表征

二、DNPs@Bi增强黑色素瘤细胞的ICD及抗原提呈

黑色素瘤的低免疫原性和抗原提呈途径缺陷均为造成抗肿瘤免疫激活不足的重要原因。DOX不仅可以直接杀伤肿瘤细胞，还可以诱导肿瘤细胞的免疫原性死亡现象。图2中，DNPs@Bi处理后，B16F10细胞中的免疫原性死亡标志物ATP、钙网蛋白CRT水平上升。为了表征Bi促进TAAs从肿瘤细胞转移至DCs，抗原模拟物Calcein-AM在共培养的B16F10-DCs中的分布如图2f-g所示。体内肿瘤、淋巴结、脾脏的免疫细胞分型结果证明了通过这种增强的ICD及抗原提呈策略，可以显著实现瘤内免疫细胞浸润，激活CTLs，减缓T细胞耗竭，充分激活全身性抗肿瘤免疫反应。

图2 DNPs@Bi刺激B16F10细胞分泌ATP，上调钙网蛋白表达，并刺激肿瘤相关抗原模拟物Calcein-AM通过Cx43通道蛋白转移至DCs中。

【结论与展望】

作者认为，这种工程化双歧杆菌通过一种简单的化学修饰策略将DOX搭载到活菌上，在诱导肿瘤细胞免疫原性死亡的同时，增强TAAs通过缝隙连接转移至DCs内，促进CTLs的浸润，成功将免疫抑制型微环境正常化，建立起全身性的免疫监视。相对于单独的化疗或双歧杆菌治疗来说，这种联合治疗策略能更有效地克服免疫抑制壁垒，实现对原发性和转移性黑色素瘤的治疗，契合低毒高效的肿瘤治疗要求，具有普适性的抗肿瘤潜力。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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