研究背景与目的:随着全球恶性肿瘤的发病率逐年增加,癌症治疗的探索已成为研究热点。癌症的治疗正在从传统的手术切除、放疗、化疗转向新型的靶向治疗、免疫治疗等。传统的放化疗方法存在诸多局限,如副作用大、耐药率高等;靶向治疗是肿瘤治疗发展史上一项重大飞跃,但由于部分肿瘤缺乏明确的驱动基因和治疗靶点,限制了靶向治疗的应用普遍性;随着免疫检查点抑制剂的上市,恢复机体对肿瘤的免疫监视、改善肿瘤免疫抑制状态的免疫疗法成为治愈肿瘤的新希望。虽然免疫疗法在部分类型肿瘤治疗中取得了良好的效果,但整体响应率仍然偏低,且免疫相关不良反应明显,成为肿瘤免疫疗法的主要障碍。因此,如何激活抗肿瘤免疫反应,降低副作用是提高肿瘤免疫疗法治疗效果的关键问题。抗原递呈细胞有效摄取、加工、处理肿瘤抗原,递呈给杀伤性T淋巴细胞,并诱导肿瘤抗原特异性T淋巴细胞活化,是增强肿瘤免疫反应的关键,促进抗原递呈细胞的活化是需首要解决的问题。从1926年Glenny将白喉毒素-铝盐沉淀物应用于预防人类疾病开始,含有铝元素的生物制剂成为临床广泛应用的一类抗原递呈细胞的免疫激活剂。在长期的研究和临床实践中,因其高安全性和有效增强免疫反应的作用被广泛认可,是公认的体液免疫反应诱导剂。但Medical extract传统的铝盐免疫激活剂是尺寸均一性较差的微米级颗粒,通过激活Th2型免疫应答、诱导体液免疫反应,能够预防天花、肿瘤等多种疾病的发生。然而,该类免疫激活剂无法诱导有效的细胞免疫反应,因此对于已经形成的肿瘤治疗效果并不理想。近年来,纳米材料在提高药物生物利用度、延长药物半衰期、靶向递送、可控释放等方面取得了突破性进展,也在医学领域得到了迅速发展,纳米技术的不断发展为开发新型纳米铝生物制剂提供了思路。多项研究表明纳米化的铝盐制剂可以提高激活体内细胞免疫应答的效率,显示出抑制肿瘤生长的作用效果,为开发铝纳米药物、拓宽含铝制剂的应用范围提供了基础。铝元素是该类免疫激活剂发挥作用的有效成分,如何进一步提高有效成分含量、开发新型铝纳米制剂,提高肿瘤抗原特异性免疫细胞的活化效率、增强抗肿瘤疗效、降低免疫治疗副作用是该领域研究的探索方向之一。研究方法:本研究以H3Al(1-MP)为前驱体,双硫酯端基聚苯乙烯(CDTB-PS)为配体,Ti(i-Pr O)4为催化剂,成功应用化学法合成尺寸可控、分散性良好的球形单质铝纳米颗粒,并通过调节selleck GSK1349572制备温度实现对纳米颗粒尺寸的调控。首先,通过体外细胞实验检测铝纳米颗粒的细胞毒性,通过体内分布、血清生化指标检测和组织病理学检测铝纳米颗粒的生物安全性。其次,通过对不同尺寸铝纳米颗粒激活抗肿瘤免疫反应效果差异的比较,筛选优化铝纳米颗粒的尺寸。然后,通过对小鼠淋巴结、脾脏、外周血免疫细胞检测及肿瘤组织免疫微环境分析,探究铝纳米颗粒激活抗肿瘤免疫反应的机制,利用小鼠黑色素瘤模型评价铝纳米颗粒增强肿瘤免疫治疗抗肿瘤作用的效果。研究结果:1.本研究应用化学法成功制备了分散性良好的球形单质铝纳米颗粒,通过调节制备温度实现对颗粒尺寸的调控。Talazoparib2.通过体内外实验,证实铝纳米颗粒具有良好的生物相容性和安全性,不会在体内主要脏器蓄积和造成组织损伤。3.铝纳米颗粒可以增强DCs对抗原的摄取,促进DCs成熟活化和抗原交叉递呈。4.铝纳米颗粒尺寸是影响抗原递呈细胞成熟活化、引流淋巴结免疫反应强度及抗肿瘤作用的关键因素,筛选获得了免疫增强作用最佳颗粒尺寸(190 nm)。5.在小鼠黑色素瘤模型中,铝纳米颗粒显示出显著活化免疫反应的作用,负载肿瘤抗原的铝纳米颗粒可以完全抑制肿瘤形成并维持长期肿瘤特异性免疫记忆;与抗PD-1抗体联合应用,可以增强肿瘤免疫治疗的抗肿瘤作用。6.铝纳米颗粒可以显著激活机体主要免疫器官(淋巴结和脾脏)的免疫细胞功能,激活肿瘤抗原特异性细胞免疫应答,同时改善肿瘤免疫抑制微环境,提高肿瘤组织内CD8+T淋巴细胞比例、降低抑制性免疫细胞(Tregs和MDSCs)比例。研究结论:利用化学合成法成功制备均一分散、生物安全性良好的球形单质铝纳米颗粒,调节制备温度可实现颗粒尺寸调节。揭示了颗粒尺寸对铝纳米颗粒激活免疫反应效果的影响,筛选获得免疫激活作用最佳的颗粒尺寸(190 nm)。铝纳米颗粒通过促进淋巴结、脾脏和外周血免疫系统中DCs的活化、抗原交叉递呈、激活肿瘤抗原特异性CD8+T淋巴细胞、改善肿瘤免疫抑制微环境发挥增强抗肿瘤作用免疫反应的效果,与抗PD-1抗体联合治疗小鼠黑色素瘤显示出协同增强的抗肿瘤作用,为提高肿瘤免疫治疗效果提供了安全高效的新策略。