基于工程化细菌外膜囊泡的阿霉素和 CD47-siRNA 共递送纳米平台克服免疫抵抗以增强胶质母细胞瘤的免疫治疗
发布时间：2025/3/5 14:14:25 阅读次数：396
除了血脑屏障（BBB）外，胶质母细胞瘤（GBM）免疫治疗的效果还受到内在和适应性免疫抵抗的影响，这意味着需要联合递送多种免疫治疗剂或同时调节不同细胞。细菌外膜囊泡（OMVs）因其具备作为载体、免疫佐剂以及能够跨越BBB的多功能特性，在治疗 GBM 方面具有独特优势。然而，传统的 OMVs 可能会导致毒性副作用以及破坏血脑屏障的紧密连接。因此，为了提高 OMVs 在体内的安全性和靶向能力，我们引入了经过工程改造的 OMVs 以降低毒性，并通过简单的肽修饰构建了一个模块化组装的纳米平台。该纳米平台表现出令人满意的生物安全性，并且在Angiopep-2的协助下能够连续穿越血脑屏障并靶向 GBM。随后，OMVs上的免疫原性物质以及所携带的小干扰 RNA（siRNA）和阿霉素能够分别促进和增强巨噬细胞和小胶质细胞（GAMs）的重编程和吞噬能力，并提高GBM的免疫原性，最终克服 GBM 的免疫抵抗，增强免疫治疗的效果。这种基于 OMVs 的纳米平台为 GBM 免疫治疗的发展提供了新的范例和见解。相关成果以“Engineered Bacterial Outer Membrane Vesicles-Based Doxorubicin and CD47-siRNA Co-Delivery Nanoplatform Overcomes Immune Resistance to Potentiate the Immunotherapy of Glioblastoma”为题，在线发表于国际知名期刊Advanced Materials (1区TOP，IF=27.4)。
目前针对GBM的免疫疗法尚未在患者身上显示出显著的生存获益。除了BBB的阻断作用外，GBM 还被归类为一种高度“冷”肿瘤，具有以极低免疫原性为特征的“高内在性免疫抵抗”和以多种检查点配体过表达以及肿瘤微环境（TME）中大量免疫抑制性细胞浸润为特征的“高适应性免疫抵抗”。其中，CD47 是一种经典的吞噬检查点蛋白，可阻止GAMs吞噬 GBM 细胞。相比之下，GAMs 在所有免疫细胞中所占比例最高，主要以促肿瘤表型存在。对 GBM 免疫抵抗机制的研究表明，协同克服内在和适应性免疫抵抗对于提高免疫治疗的疗效至关重要，这意味着需要同时递送多种免疫治疗剂或同时调节不同细胞。然而，不同免疫治疗剂在理化性质上的差异给载体的选择以及适宜共递送系统的设计带来了相当大的挑战。
OMVs是由革兰氏阴性菌自发产生的纳米级双层脂质囊泡。与外泌体类似，OMVs 是天然载体，能够高效负载包括小分子疏水性化疗药物和大分子遗传物质在内的各种物质，同时确保其在体内的稳定性和延长循环时间。此外，OMVs 从母菌的外膜和周质中继承了众多免疫原性成分，这使它们成为潜在的疫苗或免疫佐剂，能够刺激免疫系统并发挥抗肿瘤作用。值得注意的是，目前尚无研究探讨 OMVs 在增强针对GBM的免疫反应方面的潜力。更重要的是，OMVs 可通过多种机制（例如外膜蛋白与 gp96 的相互作用以及搭乘中性粒细胞）穿越BBB，这为治疗 GBM 提供了独特的天然优势。然而，需要指出的是，尽管 OMVs 的毒性低于细菌，但其携带的大量有毒物质仍有可能引发细胞因子风暴，这一点仍需关注。此外，尽管OMVs在脂多糖（LPS）的作用下能在一定程度上增加BBB的通透性，但这是基于BBB内紧密连接的破坏。实际上，这种破坏并非我们所期望的，甚至可能需要采取一定措施来防止其发生。
为了提高OMVs在体内的安全性，我们采用基因工程敲除了大肠杆菌（E. coli）BL21的脂质A酰基转移酶基因（msbB），从而制备出减毒的OMVs。在此基础上，我们开发了一种模块化纳米平台Angiopep-2-OMVs@PEG3.5k-TK-PEI1.8k/siCd47&aptamer-DOX（AO@PTP/47aD），用于协同递送siCd47和DOX，以全面打破GBM的免疫抵抗。该纳米平台的核心由阳离子聚合物通过静电相互作用与siCd47和载有DOX的aptamer复合而成，而外层则由ΔmsbB OMVs构成。此外，通过简单的脂质融合将Angiopep-2整合到ΔmsbB OMVs的表面，以增强靶向特异性。我们证明了AO@PTP/47aD具有出色的生物安全性，并且能够很好地穿过BBB并靶向GBM。在GBM细胞内高浓度活性氧（ROS）和三磷酸腺苷（ATP）的作用下，DOX和siCd47迅速释放。DOX通过诱导ICD克服GBM的内在性免疫抵抗，随后促进树突状细胞（DCs）的成熟和T细胞的活化。另一方面，ΔmsbB OMVs中的某些免疫原性物质以及释放的 siCd47 分别能够启动GAMs的重编程并敲低GBM的 CD47，从而克服适应性免疫抵抗，增强GAMs的抗肿瘤效果（如促炎细胞因子的释放）以及对GBM细胞的吞噬作用。最终，这种基于OMVs的共递送系统通过双管齐下的策略在原位GBM小鼠模型中引发了强大且有效的抗肿瘤免疫反应，显著抑制了肿瘤生长。
图1. 纳米平台（AO@PTP/47aD）的模块化组装过程以及通过克服内在和适应性免疫抵抗的双管齐下策略增强胶质母细胞瘤免疫治疗的机制
本课题组博士研究生游昊宇为论文的第一作者，孙涛副教授和蒋晨教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委，国家重点研发计划，上海市科技重大专项和张江实验室的支持。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202418053
