芝加哥大学医学中心 单个人类淋巴细胞的电子显微镜图像
学分:博士
特里谢国家癌症研究所 开发有效的靶向癌症治疗的关键挑战之一是癌细胞本身的异质性
这种变异使得免疫系统难以识别、应对和积极对抗肿瘤
然而，现在，纳米技术的新进展使得提供靶向的、个性化的“疫苗”来治疗癌症成为可能
一项新的研究发表在2020年10月2日的《科学进展》杂志上，该研究展示了使用带电的纳米级金属有机框架，利用肿瘤组织内的x光直接杀死癌细胞来产生自由基
此外，相同的框架可用于递送被称为PAMPs的免疫信号分子，以激活针对肿瘤细胞的免疫反应
通过将这两种方法结合成一种易于管理的“疫苗”，这项新技术可能为更好地局部和系统治疗难以治疗的癌症提供关键
在芝加哥大学化学系的林小组和芝加哥大学医学中心的魏茨勒鲍姆实验室的合作中，研究小组结合了无机化学和癌症生物学的专业知识来解决正确靶向和激活针对癌症的先天免疫反应这一具有挑战性的问题
这项工作利用了纳米金属有机框架的独特性质，纳米金属有机框架是由能够渗透肿瘤的晶格结构中的重复单元构成的纳米结构
这些纳米调节因子可以用x光照射，产生高浓度的氧自由基，直接杀死癌细胞，产生抗原和炎症分子，帮助免疫系统识别和清除癌细胞，就像疫苗一样
它们的晶格状结构也使nMOFs成为直接向肿瘤输送抗癌药物的理想转运体
然而，迄今为止，很难激活消除癌性肿瘤所必需的先天和适应性免疫反应
在这项新的研究中，研究人员进一步调整了他们的方法
这一次，他们产生了一种新型的nMOF结构，可以装载被称为病原体相关分子模式或PAMPs的药物。
现在，当纳米粒子应用于癌性肿瘤时，照射组织具有双重效果:它触发纳米粒子杀死局部癌细胞以产生针对肿瘤的抗原，并释放磷腺苷酸，然后引发针对肿瘤抗原的更强的免疫反应激活
这种一举两得的方法能够高效地杀死结肠癌和胰腺癌细胞，即使在对其他免疫疗法有高度抵抗力的肿瘤模型中也是如此
在对小鼠的进一步实验中，研究人员发现，通过应用检查点抑制剂，他们可以将nMOFs的效果甚至扩展到远处的肿瘤，为用这种方法局部和全身治疗癌症提供了新的希望
资深作者林文斌博士说:“通过将PAMP传递包含在nMOFs中，这是我们第一次能够真正增强对抗原的免疫反应。”
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他是詹姆斯·夫兰克大学的化学教授，也是芝加哥路德维希癌症中心肿瘤免疫学的主要研究者
“这与我们之前的所有研究完全不同，因为我们已经表明，nMOFs+PAMPs可以影响激活免疫系统所需的所有方面
我们可以使用这种纳米配方来实现个性化的癌症疫苗接种，这将适用于任何患者，因为这种策略不会受到我们在不同患者中看到的异质性的影响
" 这种治疗的效果如此显著，以至于研究人员急于将这种技术引入临床试验，在临床试验中，其他版本的nMOF技术已经在进行测试，到目前为止结果令人鼓舞
“这个系统的辉煌是双重的，”合著者拉尔夫·威彻尔鲍姆，医学博士，丹尼尔·K
路德维希放射和细胞肿瘤学特聘服务教授，也是加州大学放射和细胞肿瘤学系主任
“首先，它可以通过增加x光的杀伤能力来改善局部肿瘤的控制
其次，尽管人们对利用辐射刺激免疫反应来对抗癌症很感兴趣，但事实证明这比我们想象的要困难
在这种情况下，nMOFs能够激活先天和适应性免疫系统，这使得这项技术非常有希望在临床上治疗癌症
" 调查人员已经在展望下一步，正在努力完善这项技术
林说:“我们正在改进nMOF的设计和PAMPs的交付，为在人体内进行测试做准备。”
“我们真的在努力放大最佳配方，这样我们就可以将其用于临床试验，希望在未来两到三年，甚至更早
" 该团队归功于UChicago和芝加哥大学海德公园校区的跨学科和协作性质，创造了一个化学和癌症生物学相结合的空间，产生了如此有前途的潜在疗法，以及他们在此过程中从路德维希癌症研究中心获得的支持
“从这个项目的概念和获得资金到开始临床试验，我们能够在临床试验中测试这项技术并获得真实的患者数据，这项工作已经在UChicago完成了，”威彻鲍姆说
“我们真的从在实验室里发现一些东西到在床边测试它
"
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