微針系統(tǒng)在腫瘤疫苗中的研究進(jìn)展

腫瘤已成為全球人口死亡的主要原因，嚴(yán)重威脅著人類的生命健康。免疫治療是一種新興的抗腫瘤手段，其通過激活或增強(qiáng)自身免疫系統(tǒng)來識別和摧毀腫瘤細(xì)胞，在腫瘤治療方面具有巨大潛力。目前，常用的腫瘤免疫療法包括治療性腫瘤疫苗療法、單克隆抗體免疫療法、免疫檢查點(diǎn)抑制療法和過繼細(xì)胞療法等。治療性腫瘤疫苗療法在腫瘤免疫治療中占有重要地位，能夠誘導(dǎo)并放大腫瘤抗原的免疫反應(yīng)，特異性地殺傷腫瘤細(xì)胞。微針系統(tǒng)是一種微創(chuàng)無痛的經(jīng)皮給藥方式，可以穿過角質(zhì)層將腫瘤抗原遞送至皮膚內(nèi)特定深度并發(fā)揮特異性免疫反應(yīng)，具有患者依從性高、給藥方便、儲運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，來自山東大學(xué)的研究人員在《中國藥學(xué)雜志》發(fā)表了題為“微針系統(tǒng)在腫瘤疫苗中的研究進(jìn)展”的綜述文章，介紹了微針系統(tǒng)及其遞送腫瘤抗原的機(jī)制，并總結(jié)了微針系統(tǒng)遞送腫瘤抗原的研究進(jìn)展，以期探索腫瘤抗原遞送的新途徑，推進(jìn)微針系統(tǒng)在腫瘤疫苗中的應(yīng)用，為新型腫瘤疫苗的開發(fā)提供參考。

微針系統(tǒng)應(yīng)用于腫瘤疫苗中展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)腫瘤抗原和佐劑的聯(lián)合遞送，誘導(dǎo)更高效的免疫應(yīng)答；（2）能夠準(zhǔn)確將腫瘤抗原與佐劑遞送至活性表皮和真皮層，直接且有效地作用于皮膚層的抗原遞呈細(xì)胞，快速啟動特異性免疫應(yīng)答；（3）將腫瘤抗原封裝于微針中可以提高其穩(wěn)定性，避免冷鏈儲存和運(yùn)輸?shù)牟槐阈?，降低儲運(yùn)的成本；（4）微針的體積較小，給藥方便，無需專業(yè)人員操作就可以達(dá)到無痛給藥目的，大大提高患者的依從性。

微針穿透角質(zhì)層后，釋放腫瘤抗原至活性表皮或真皮層，然后被活性表皮中朗格漢斯細(xì)胞（LC）和真皮中真皮樹突狀細(xì)胞（DDC）捕獲和提呈，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞（DC）活化并上調(diào)主要組織相容性復(fù)合體和共刺激分子B7表達(dá)，遷移并引流至淋巴結(jié)與T細(xì)胞表面受體結(jié)合，在共刺激分子和細(xì)胞因子作用下，T細(xì)胞完全活化并進(jìn)一步增殖和分化，激活機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答，有效發(fā)揮治療效果并獲得免疫記憶（圖1）。根據(jù)腫瘤疫苗微針中抗原的狀態(tài)，疫苗微針主要可分為游離抗原微針、納米疫苗微針和樹突狀細(xì)胞疫苗微針。

圖1 微針遞送腫瘤抗原作用機(jī)制

游離抗原微針

微針具有足夠的內(nèi)部空間和表面積，可以將腫瘤抗原直接封裝在微針內(nèi)部或涂覆在微針表面，實(shí)現(xiàn)游離抗原與佐劑有效遞送，發(fā)揮免疫治療療效。

（1）內(nèi)部封裝游離抗原微針

將游離抗原與佐劑直接分散或溶解在微針的基質(zhì)材料中，可直接制備水凝膠微針和可溶性微針。制備方法簡單易行，無需特殊設(shè)備與操作工藝。該類微針系統(tǒng)遞送的腫瘤抗原主要是蛋白/肽疫苗或細(xì)胞裂解物，基質(zhì)材料常常選擇殼聚糖（CS）、透明質(zhì)酸（HA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA）等。Ye等選擇基質(zhì)為透明質(zhì)酸的微針封裝黑色素腫瘤裂解物和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子，該微針系統(tǒng)巧妙地借助腫瘤裂解物中現(xiàn)有的天然色素，實(shí)現(xiàn)光熱治療，利于細(xì)胞因子的釋放和血液、淋巴液流量的增加，從而促進(jìn)樹突狀細(xì)胞等免疫細(xì)胞遷移，最終啟動特異性免疫反應(yīng)，誘導(dǎo)腫瘤的消退，為后續(xù)微針系統(tǒng)與其他療法的聯(lián)合應(yīng)用提供了新參考。

圖2 利用基于透皮微針的疫苗貼片進(jìn)行黑色素介導(dǎo)的癌癥免疫治療

（2）表面涂覆游離抗原微針

將游離抗原通過浸漬或蘸取的方式涂覆在固體微針表面，可獲得涂層微針。相比實(shí)心微針省去了藥物涂抹步驟，操作更簡單快捷。同時(shí)通常利用靜電吸附作用將抗原、佐劑與針體相結(jié)合，提高微針的載藥量。Zeng等直接將陽離子精氨酸結(jié)構(gòu)域修飾的酪氨酸相關(guān)蛋白2與胞嘧啶磷酸鳥苷寡脫氧核苷酸（CpG）寡核苷酸形成的電解質(zhì)膜涂覆于聚丙交酯微針上。線性沉積的聚電解質(zhì)膜多達(dá)128層，厚度約200 nm，載藥量超過225 μg/cm2。結(jié)果在小鼠模型中誘導(dǎo)了強(qiáng)烈的特異性免疫反應(yīng)，并產(chǎn)生持久的免疫記憶。

圖3 在微針陣列上涂覆免疫聚電解質(zhì)多層膜以增強(qiáng)癌癥免疫

納米疫苗微針

納米疫苗微針是將腫瘤抗原首先封裝于納米顆粒中，如聚合物膠束、脂質(zhì)體、納米復(fù)合物等，然后分散于微針針體中制備而得。利用微針系統(tǒng)穿透角質(zhì)層，將載腫瘤抗原納米顆粒遞送至皮膚中，被樹突狀細(xì)胞攝取后激活腫瘤免疫作用。納米疫苗微針能增強(qiáng)抗原在淋巴結(jié)的蓄積，常包括以下機(jī)制：（1）10 nm ~ 100 nm的顆粒能夠穿過細(xì)胞外基質(zhì)直接到達(dá)淋巴結(jié)；（2）納米顆粒可被皮膚部位的樹突狀細(xì)胞更高效地捕獲，并遷移至引流淋巴結(jié)；（3）在納米顆粒表面修飾與樹突狀細(xì)胞表面受體相識別的配體，能夠?qū)崿F(xiàn)淋巴結(jié)的靶向遞送。Zhou等將CD40蛋白抗體（αCD40）修飾到載有卵清蛋白（OVA）、Poly I:C和派姆單抗的脂質(zhì)體表面，然后封裝在透明質(zhì)酸微針中。進(jìn)入機(jī)體后，αCD40能靶向樹突狀細(xì)胞表面高度表達(dá)的CD40，進(jìn)而激活樹突狀細(xì)胞的成熟，促進(jìn)納米疫苗在淋巴結(jié)的蓄積，同時(shí)聯(lián)合派姆單抗，增強(qiáng)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活化，實(shí)現(xiàn)抗腫瘤免疫反應(yīng)的增強(qiáng)和免疫抑制微環(huán)境向免疫激活的逆轉(zhuǎn)。

圖4 納米疫苗復(fù)合微針用于抗腫瘤免疫治療

樹突狀細(xì)胞疫苗微針

分離外周血自體樹突狀前體細(xì)胞，經(jīng)細(xì)胞因子或抗原刺激和誘導(dǎo)生成成熟樹突狀細(xì)胞。制備的樹突狀細(xì)胞疫苗回輸至體內(nèi)，能夠有效地抑制腫瘤，具有安全性高、免疫原性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。利用微針遞送樹突狀細(xì)胞細(xì)胞，制備樹突狀細(xì)胞疫苗微針時(shí)，需要同時(shí)保證微針的機(jī)械強(qiáng)度和樹突狀細(xì)胞細(xì)胞的活力與釋放效率。由于細(xì)胞可以保存在低溫環(huán)境中，所以可以采用合適的低溫保護(hù)介質(zhì)作為微針基質(zhì)材料。例如，Hao等在維持樹突狀細(xì)胞細(xì)胞活力和保證微針脫模完整性的條件下，篩選出2.5%二甲基亞砜和100 mmol/L蔗糖的磷酸鹽緩沖溶液作為最佳低溫介質(zhì)，并將預(yù)先懸浮的樹突狀細(xì)胞細(xì)胞置于微針模具中進(jìn)行-20℃ ~ -196℃梯度冷卻，固化后制備得樹突狀細(xì)胞疫苗微針。結(jié)果顯示，從微針中釋放的樹突狀細(xì)胞細(xì)胞存活率達(dá)71.4% ± 1.4%，在液氮中保存1個(gè)月后活力不變。與靜脈注射和皮下注射樹突狀細(xì)胞疫苗相比，樹突狀細(xì)胞疫苗微針在小鼠體內(nèi)產(chǎn)生更強(qiáng)的特異性免疫反應(yīng)和更有效的腫瘤抑制能力。

圖5 用于經(jīng)皮遞送樹突狀細(xì)胞的低溫微針

總體而言，微針系統(tǒng)作為一種安全無毒、使用方便、能夠個(gè)體化皮下給藥的新模式，在腫瘤抗原的遞送中占有巨大優(yōu)勢。然而，將疫苗微針用于更多的腫瘤類型、縮短實(shí)驗(yàn)與臨床差距以及解決微針系統(tǒng)制造工藝、腫瘤疫苗的配方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)儲運(yùn)等問題，仍需進(jìn)一步探索。相信在不久的未來，微針系統(tǒng)可以成為遞送腫瘤抗原的一個(gè)重要措施。

審核編輯：劉清