新型自组装微球在癌症免疫疗法中的应用

摘要

癌症免疫疗法是一种通过增强自身免疫系统以清除机体肿瘤细胞的癌症治疗策略。在过去的二十年，癌症免疫疗法在抗肿瘤方面取得了巨大的进步。2017年，首个基于患者特异性癌症疫苗出现，紧接着程序性细胞死亡受体1（PD-1）和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）的抑制剂也逐渐问世，并用于临床治疗多种类型的肿瘤。然而，癌症免疫治疗的治疗效果有限，给药剂量很少能到达肿瘤，而大多数药物分布在患者的其他组织，所以临床上需要使用很大的剂量才能达到肿瘤治疗的效果。此外，肿瘤微环境存在免疫抑制酶，如吲哚-2,3双加氧酶等，可抑制T细胞活性从而造成肿瘤细胞的免疫逃逸。　　药物递送系统(Drug Delivery System,DDSs)因治疗癌症和其他疾病而备受关注。目前，将药物传递系统运用于癌症免疫疗法，可以提高治疗效果。DDSs可以包载癌症免疫治疗所需的药物，并形成具有特定物理化学性质的药物制剂，这些物理化学性质可以有助于药物成功的输送到身体的目标区域。将药物传递系统应用于癌症免疫治疗的优点包括：1）改变药物的药代动力学，稳定药物分子2）增强药物在血液循环中的稳定性，不易被体内酶等降解失活3）增强药物在特定肿瘤部位的生物分布，提高药物的生物利用度4）可以达到缓释控释的效果。这些特点可以提高癌症免疫疗法的疗效，并减少不良反应。　　本课题利用氢键相互作用自组装形成微球颗粒，用于包载PD-1抗体和1-甲基-D-色氨酸（1-MT）以协同增强肿瘤免疫治疗。具体研究工作如下：　　①利用超声法，将脲基嘧啶酮（Upy）修饰的多臂聚乙二醇两亲性聚合物在水溶液中自组装形微球（MPU）。所制备得到的微球形态呈球形，大小均一，并可成功包载蛋白药物PD1抗体。　　②制备得到含有脲基嘧啶酮（Upy）修饰的1-甲基-D-色氨酸前药（U-MT）。通过Upy介导的四重氢键可与微球结合，得到同时载有PD1抗体和1-甲基-D-色氨酸的载药微球（1a-PMM）。　　③通过体外实验证明，该载药微球（1a-PMM）具有良好的生物相容性，且可以明显抑制吲哚-2,3双加氧酶活性。在生理条件下，以不同的释放速率释放药物。1-甲基-D-色氨酸的快速释放可以缓解肿瘤微环境的免疫抑制，PD-1抗体的缓慢释放可以进一步提高癌症免疫疗法的治疗效果。　　④通过体内实验证明，该载药微球（1a-PMM）可以明显提高PD-1抗体在体内的滞留作用。通过小鼠MC38结直肠癌和B16F10黑素瘤肿瘤模型，有力地证明了PD-1抗体和1-MT协同传递增强了效应T细胞的免疫功能，降低了肿瘤微环境中的免疫抑制，从而产生有效的抗肿瘤作用。且在治疗期间未观察到体重减轻或健康器官损伤，表明1a-PMM微球具有良好的生物相容性。

目录

英文缩略词

1 绪 论

1.1.1 引言

1.1.2 癌症免疫疗法策略

1.1.3 肿瘤细胞的免疫逃逸

1.1.4 吲哚-2,3 双加氧酶与癌症免疫治疗

1.2.1 引言

1.2.2 纳米粒子介导的癌症免疫治疗

1.2.3 微球介导的癌症免疫治疗

1.2.4 宏观尺度生物材料用于癌症免疫治疗

1.3 选题意义和研究方法

2 自组装微球用于癌症免疫治疗

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 材料和试剂

2.2.2 仪器

2.2.3 细胞

2.2.4 动物

2.2.5 1-甲基-D-色氨酸（1-MT）前药的合成与表征

2.2.6 MPU微球的制备及其表征

2.2.7 载药MPU 微球的制备及其表征

2.2.8 anti-PD1 的体外释放速率测定试验

2.2.9 1-MT 的体外释放试速率测定试验

2.2.10 近红外染料Cy7 标记的anti-PD1 的制备

2.2.11 B16F10 和MC-38 细胞的培养

2.2.12 MPU 包载anti-PD1 的体内滞留时间试验

2.2.13 MPU 微球的细胞毒性试验

2.2.14 1-MT-UPY 的IDO 活性测定

2.2.15 C57 小鼠荷瘤的治疗

2.2.16 体内实验

2.2.17 小鼠肿瘤细胞流式分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 自主装微球MPU 的表征

2.3.2 包载anti-PD1和1-MT 微球的制备及表征

2.3.3 anti-PD1 和1-MT 的体外释放速率测定试验

2.3.4 MPU微球细胞毒性试验

2.3.5 MPU包载anti-PD1的体内滞留时间

2.3.6 1a-PMM的IDO 活性测定

2.3.7 1a-PMM微球对MC-38 肿瘤模型的治疗效果

2.3.8 1a-PMM微球对B16D10 肿瘤模型的治疗效果

2.3.9 1a-PMM微球的安全性评价

2.4 小结

3 总结与展望

参考文献

附录

A．相关化合物的核磁共振谱图

B. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

C. 学位论文数据集

致谢