【文献速递】动物活体成像系统在纳米医学领域中的应用

近日，同济大学医学院-纳米院李永勇教授团队在纳米医学领域取得新的研究成果，在国际知名期刊《Biomaterials》（IF=12.479，JCR1区）上发表研究性论文。

图1｜国际知名期刊《Biomaterials》（IF=12.479，JCR1区）

新抗原长肽疫苗(NeoVax)具有扩大和拓宽肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)反应的潜力，成为对抗多种肿瘤类型的希望。然而，外源抗原会被体内的内溶酶体捕获，进而限制在抗原提呈细胞(APCs)中的胞浆递送，导致抗原的交叉呈递效率低下，无法对癌症进行有效的CTL反应。研究表明，获得性免疫系统可以通过激活NADPH氧化酶2(NOX2)复合体产生脂质氧化作用，使得外源抗原逃逸内溶酶体，进而赋予APCs促进外源抗原交叉呈递的能力。但是，NOX2激活的确切机制尚不清楚，阻碍了安全有效的干预策略的发展。

受NOX2机制的启发，李永勇教授团队设计了一种名为NVs^cp的生物矿化纳米疫苗。NVs^cp通过在模型抗原卵清蛋白(Ova)自组装的纳米疫苗(Nvs)上原位生长过氧化钙而发展起来，具有超高的Ova抗原密度，并含有必要的过氧化钙佐剂(8.9%)。过氧化钙佐剂响应内溶酶体的酸性环境，触发ROS的释放，进而形成脂质氢过氧化物，导致内溶酶体脂质过氧化。因此，NVs^cp被赋予内溶酶体逃逸能力，以实现抗原交叉提呈的胞浆转运。体内实验表明，NVs^cp的大小可以有效地滞留在引流淋巴结(dLNs)中，从而增强不同的APCs(特别是髓窦巨噬细胞(MSMs，F4/80⁺CD169⁺))和树突状细胞(DCs，CD11c⁺F4/80^-)的抗原交叉提呈，有效地促进肿瘤特异性CD8⁺CTL和CD4⁺T辅助细胞(Th1细胞)的激活，用于癌症免疫治疗。

图2｜NVs^cp的形成和NVs^cp诱导肿瘤免疫治疗机制的示意图

文章中，评估NVs^cp在小鼠体内淋巴结的累积活体实验成像，使用了AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。

于小鼠关节皮下注射FITC标记的NVs和NVs^cp，在不同时间点采集腹股沟淋巴结(ILNs)荧光信号。结果显示Hock注射4h后，NVs和NVs^cp在病灶内迅速积累，两组荧光信号强度无差异。然而，NVs的荧光在注射24h后迅速减弱。对两组荧光信号强度定量分析，显示NVs^cp组的抗原积累大约是NVs组的2.8倍，猜测NVs^cp的积累增强可能与过氧化钙有效修饰后纳米疫苗的物理化学性质(表面电荷和组成)的改变有关。

图3｜NVs^cp在小鼠体内淋巴结累积的情况

a、注射后2、4和24小时解剖ILNs的体外荧光图像

b、对皮下注射后不同时间点ILNs的荧光强度进行量化，来测量疫苗动力学

长期以来，癌症严重威胁人类健康和生命安全，在治疗癌症的过程中，疫苗发挥了举足轻重的作用。基于大多数蛋白质/多肽结构都含有促进钙生物矿化的羧基，受NOX2机制的启发，李永勇教授团队构建了一种有前途的技术手段，用于改善各种癌症疫苗模式的交叉呈现，包括多肽和蛋白质疫苗等无细胞平台。考虑到它的方便性、有效性和生物相容性，未来可能被广泛应用于癌症治疗。

参考文献：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121089