由于其免疫抑制性肿瘤微环境，目前的癌症免疫疗法的变体(例如免疫检查点阻断)仅使一小部分患者受益。对肿瘤进行疫苗接种并减少微环境中的免疫抑制的能力是改善癌症免疫治疗的重要方法。

在《科学进展》杂志上发表的一份新报告中，程芙蓉和中国和美国转化医学和制药领域的科学家团队提出了水凝胶中的单剂量注射剂、纳米疫苗和免疫检查点阻断剂，可对大型肿瘤进行强有力的免疫治疗，并简化了治疗过程。该发明称为NvIH。

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癌症生物学家和生物工程师将这种药物开发为一种热响应水凝胶，与免疫检查点阻断抗体和负载有免疫刺激激动剂和干扰素基因刺激剂的聚合物纳米粒子共同封装。他们对肿瘤环境进行了疫苗接种，并注意到疫苗如何经历快速溶胶到凝胶的转变，以延长其在该区域的保留时间，维持肿瘤治疗药物的释放并减少全身炎症。

Cheng及其同事以单剂量的形式施用该化合物，以减少肿瘤微环境的多层免疫抑制，在对免疫系统具有远隔影响(同时影响局部和远处肿瘤)的区域中引发有效的免疫记忆，并对远处的肿瘤产生额外的影响。原位胶质母细胞瘤。可注射纳米疫苗(NvIH)在肿瘤免疫治疗方面具有巨大潜力。

癌症免疫治疗

癌症免疫治疗对多种类型的癌症具有显着影响，但由于免疫抑制性肿瘤微环境和抗肿瘤T细胞过滤不足，现有方法仅使一小部分患者受益。许多研究方法通过开发癌症疫苗、化疗、放疗和溶瘤病毒疗法来应对这些挑战。

在这项工作中，该团队开发了用于同时抗原交叉呈递的纳米疫苗，以及多管齐下的模式识别受体抗肿瘤免疫刺激。宏观水凝胶和纳米载体是生物材料，可以保留化学和生物疗法，以减少脱靶不良副作用。这些结果强调了NvIH对局部和远处肿瘤进行安全、稳健的免疫治疗的潜力。

NvH合成和表征。(A)筛选用于三重免疫刺激剂共同递送的具有不同取代基修饰的四种聚合物的化学结构。(B)负载cGAMP的NP在诱导RAW-ISG巨噬细胞报告细胞中的IFN-I反应方面优于游离cGAMP(处理：24小时;n=4)。(C)与所示OVA制剂(n=3)一起孵育的DC2.4细胞上MHC-I/SIINFEKL复合物水平的代表性流式细胞术直方图(左)和平均荧光强度(MFI)(右)。(D)溶血测定结果显示PHD-AEPNP的pH依赖性膜破裂活性(30μg/ml，37°C，1小时;n=3)。(E)NV的流体动力学直径和TEM图像。(F)在水中储存超过6天的NV的流体动力学直径，表明稳定性良好(1mg/ml，环境温度;n=3)。(G)使用小瓶倾斜方法凝胶化空白水凝胶和NvH。(H)R848和cGAMP从NVs和NvH的体外释放动力学(n=3)。(I)NvIH注射器注射照片。NvIH中的ICB药物是αPD-1。PHD-NH2个NP：NNP;PHD-DABNP：DNP;PHD-AEPNP：ANP。数据：平均值±标准差。P值通过双向方差分析、Tukey多重比较检验确定(**P<0.01;***P<0.001;****P<0.0001;*****P<0.00001)。图片来源：《科学进展》(2023)。DOI：10.1126/sciadv.ade6257

免疫治疗疫苗的生物工程和表征

科学家们在水凝胶中添加了负载免疫刺激剂的纳米疫苗，以调节免疫刺激剂在组织中的长期保留。Cheng及其同事假设，在水凝胶中添加负载免疫刺激剂的纳米疫苗可以介导其调节释放并延长免疫刺激剂的组织保留。

他们通过设计阳离子聚合物形成具有疏水核心的纳米颗粒，合成了这些负载免疫刺激剂的纳米疫苗。他们设计了毒性最小、免疫刺激负载量高的聚合物纳米载体，并通过硫醇-迈克尔加成聚合和取代反应合成了一系列阳离子聚合物。

实验过程中，团队合成了聚(β-硫酯)，并通过核磁共振和凝胶渗透色谱证实了其一致性。科学家们评估了纳米颗粒作为免疫刺激剂的细胞内递送。

理想情况下，肿瘤疫苗接种可以重塑肿瘤微环境中的免疫环境并引发抗肿瘤T细胞反应。该团队通过使用热敏Pluronic水凝胶来制备构建体，促进了免疫刺激剂的延长释放。注射器可注射水凝胶实现了免手术微创注射器注射，并在生理温度下快速凝胶化，以实现在肿瘤微环境中的长时间保留，同时从纳米疫苗的水凝胶储库中持续释放药物。

水凝胶疫苗对抗原呈递细胞(APC)的强力激活

研究小组预计免疫刺激剂的共同递送能够引发有效的抗肿瘤免疫刺激。他们首先使用流式细胞术和共聚焦显微镜监测免疫刺激剂的共同递送效率。研究小组随后研究了基于水凝胶的疫苗激活抗原呈递细胞的能力。

结果显示，促炎症反应和树突状细胞成熟增强，同时纳米疫苗能够捕获抗原并产生强大的抗肿瘤T细胞反应。然后，科学家们研究了免疫刺激剂在肿瘤微环境中的保留率，同时通过使用单剂纳米疫苗水凝胶进行原位肿瘤疫苗接种来监测有效的抗肿瘤免疫力。

使用单剂量疫苗接种大肿瘤的抗肿瘤调节和免疫治疗

研究小组研究了纳米疫苗/水凝胶在皮下接种大的、免疫原性较差的肿瘤的小鼠模型中的治疗效果。结果显示，对照疫苗对肿瘤生长的抑制作用可以忽略不计，而相比之下，单剂量纳米疫苗/水凝胶降低了肿瘤生长率，同时增加了小鼠的存活率。结果强调了治疗剂的剂量依赖性。

研究人员探索了包含或不包含免疫检查点抑制剂的疫苗，用于免疫治疗大的、免疫原性差的黑色素瘤。这两种变体显示出对大肿瘤的强大免疫治疗效率，具有主动抗肿瘤免疫和持久的免疫记忆。

Cheng和同事进一步研究了克服癌症转移的能力，从而防止癌症患者死亡。他们通过研究全身抗肿瘤免疫来对原位疫苗接种无法到达的远处肿瘤进行治疗干预，并实施具有远隔效应的有效免疫疗法，从而实现了这一目标。他们用小鼠模型进行了研究，以了解单剂量纳米疫苗诱导的全身抗肿瘤免疫来治疗原发性和远处肿瘤。

结果显示纳米疫苗具有巨大的安全潜力。这种强大的单剂量纳米疫苗为原发性疫苗接种肿瘤和模拟人脑转移的远处原位胶质母细胞瘤提供了免疫疗法，以引发全身抗肿瘤免疫记忆并防止肿瘤复发。

通过这种方式，程芙蓉和团队研究了免疫疗法治疗越来越多癌症的动态。他们对可注射的纳米颗粒集成水凝胶复合材料进行了生物工程设计，以开发纳米疫苗以及水凝胶内的免疫检查点阻断(NvIH)，该水凝胶含有三重免疫刺激剂，通过免疫治疗药物的调节释放来促进肿瘤保留时间延长。

科学家们对各种肿瘤模型中具有远隔效应的大型局部和远处肿瘤进行了强有力的免疫治疗。这些纳米疫苗在针对一系列癌症类型的联合免疫治疗策略方面具有巨大潜力。