在肿瘤模型中使用颗粒结合细胞因子安全地增强免疫治疗

“当体内存在肿瘤时，癌细胞就会使体内的免疫细胞失活，”研究共同负责人、化学工程副教授童荣博士解释道。 “ FDA 批准的检查点阻断抗体有助于‘解除肿瘤对免疫细胞的刹车’，而细胞因子分子‘踩油门’以启动免疫系统并让免疫细胞大军对抗癌细胞。 这两种方法共同作用来激活免疫细胞。”

根据弗吉尼亚理工大学团队引用的美国癌症协会统计数据，仅去年一年，美国就有超过 60 万人死于癌症。 目前的癌症治疗，例如化疗，无法区分健康细胞和癌细胞。 当癌症患者接受化疗时，治疗会攻击他们体内的所有细胞，这可能会导致脱发和疲劳等副作用。

刺激身体的免疫系统攻击肿瘤是治疗癌症的一种有前途的替代方法。 尽管免疫检查点阻断 (ICB) 疗法已被证明可以在临床上对多种癌症提供长期缓解，但作者指出，“……它对许多免疫细胞浸润不良的肿瘤（称为免疫细胞）无效”。排除或免疫冷肿瘤。 人们一直在积极寻求能够引发先天性和适应性免疫反应的联合免疫疗法来治疗免疫冷肿瘤。”

细胞因子是免疫刺激剂，有可能用于增强这些肿瘤的免疫治疗。 细胞因子是小蛋白质分子，充当细胞间生化信使，由人体免疫细胞释放以协调其反应。 作者表示：“促炎细胞因子，如 IL-2 和 IL-12，可以刺激先天性和适应性免疫细胞，并可以通过放大和协调免疫细胞反应来与其他免疫疗法产生协同作用，以克服免疫抑制性肿瘤微环境 (TME)。” 然而，利用细胞因子进行抗癌治疗具有挑战性。 虽然细胞因子的传递可以启动肿瘤中的免疫细胞，但过度刺激健康细胞可能会导致严重的副作用。

（站立者，左起）童荣，化学工程系副教授； Wenjun “Rebecca” Cai，材料科学与工程副教授； 张恩瑜； 和子玉霍聚集在牛立前（坐）周围，牛立前正在使用用于分析肿瘤细胞因子水平的 Luminex 200 机器。 [Photo by Hailey Wade for Virginia Tech.]Tong、Cai和同事希望在杀死体内癌细胞和保护健康细胞之间找到平衡。 “科学家不久前确定细胞因子可用于激活和对抗肿瘤，但他们不知道如何将它们定位在肿瘤内部，同时又不向身体其他部位暴露毒性，”童说。 “化学工程师可以从工程方法来看待这一问题，并利用他们的知识来帮助完善和提高细胞因子的有效性，以便它们能够在体内有效地发挥作用。”

Tong 表示：“我们的策略不仅可以最大限度地减少细胞因子对健康细胞造成的伤害，还可以延长细胞因子在肿瘤内的保留时间。 这有助于促进免疫细胞的招募以进行有针对性的肿瘤攻击。” 该团队进一步报告说，“4T1 乳腺肿瘤模型中的再挑战研究表明，我们的联合疗法产生了持久的抗肿瘤免疫记忆，以控制播散性转移。” 请注意，选择此处研究的同基因小鼠肿瘤模型（4T1 和 B16F10）是因为它们对 ICB 抗体治疗具有抵抗力。” 4T1是乳腺癌小鼠模型，B16f10是黑色素瘤模型。

研究人员希望，它们对免疫疗法的影响是朝着对健康细胞无害的癌症治疗方法迈进的一部分。 他们表示：“鉴于 Fc 细胞因子易于获取，我们的配方提供了一种简单、通用的策略，可以提供有效的免疫刺激细胞因子，以最小的全身毒性诱导持久的抗肿瘤免疫。” “我们的配方策略提供了一种安全且与肿瘤无关的方法，将细胞因子的免疫刺激特性与其全身毒性分开，以用于潜在的临床应用。”

蔡说，癌症治疗研究的性质需要跨工程学科的专业知识。 “我认为这个项目是化学工程和材料科学之间的完美结合。 前者侧重于合成和药物输送部分，后者侧重于应用先进材料表征。 此次合作不仅加速了免疫治疗研究，而且有能力改变癌症治疗。”