背景:先天免疫细胞在抗肿瘤免疫监视和抗肿瘤适应性细胞免疫的发展中至关重要。大量的研究数据表明,先天免疫细胞可经过响应特定的初始刺激进行训练,接受刺激的先天免疫细胞会经历长期的转录组学和代谢水平的改变,以及表观遗传学的重编程,以调整其细胞功能。该过程被称为“训练固有免疫”,这些经过训练的细胞会显示出类似记忆的特征,可以对二次同源甚至异源刺激产生更快速和更强的确认细节反应,表现为免疫反应的增强,例如促炎细胞因子和ROS表达。目前逆转先天免疫细胞的促肿瘤表型的免疫疗法已经成为了一种有吸引力的抗肿瘤方法,由此衍生出来了一种以联合固有免疫与适应性免疫应答为特点的免疫疗法,而训练固有免疫概念的提出,为这种先天免疫与适应性免疫的协同免疫疗法提供了可能。同时训练免疫诱导的先天免疫系统激活也可以增强癌症疫苗的功效,由于目前的治疗性癌症疫苗主要是以刺激机体产针对肿瘤特异性抗原的适应性免疫应答为主,无法克服先天免疫细胞在肿瘤微环境的免疫抑制状态,而训练免疫概念的提出,为克服这一障碍提供了可能性。目前公认胞壁酰二肽(MDP)可以通过与细胞内的受体核苷酸结合寡聚结构域2(NOD2)的结合从而诱导训练固有免疫,β-葡聚糖(β-glucan)同样是一种训练固有免疫的诱导剂,β-glucan信号通过细胞外的dectin-1受体诱导激活训练免疫。以MDP、β-glucan训练免疫诱导作为抗癌策略,与纳米材料联合建立的诱导训练免疫的纳米生物免疫疗法,协同肿瘤特异性的适应性免疫来实现抗肿瘤的策略可能是新一代肿瘤疫苗的研发方向。目的:本课题研究目的是设计开发一种新型的肿瘤疫苗来实现固有免疫与适应性免疫协同的抗肿瘤作用。基于纳米递送系统,利用训练固有免疫的诱导剂联合特异性的肿瘤抗原开发一种可以诱导训练免疫的特异性肿瘤纳米疫苗,从而打破免疫抑制的肿瘤微环境,激发机体高效的先天免疫与适应性免疫应答来实验现抗肿瘤效应,同时评估在使用抗原特异的肿瘤疫苗促进抗肿瘤适应性免疫反应时诱导训练免疫是否有益。方法:首先利用乳液-溶剂蒸发法,制备基于聚乳酸-羟基乙酸共聚物((poly(lactic-co-glycolicinnate antiviral immunity acid),PLGA))的纳米颗粒(E7-MDP-NPs),其中 PLGA 同时包裹从细胞内水平进行训练免疫的诱导剂MDP和特异性肿瘤抗原人乳头瘤病毒(HPV)E7肽形成E7-MDP-NPs。然后利用海藻酸钠水凝胶(ALG)包裹E7-MDP-NPs以及从细胞外水平来训练免疫的诱导剂β-葡聚糖(β-glucan)构成了双相释放系统的治疗性HPV纳米肿瘤疫苗E7-MDP-NPs+β-glucan@ALG。然后利用激光共聚焦,体内示踪,流式细胞技术等评估纳米疫苗促树突状细胞(DC)成熟和活化的能力,同时考察该疫苗的免疫特性及溶酶体逃逸能此网站力,并通过体外的实验及体内的动物模型实验等评估该疫苗的训练免疫特征及其抗肿瘤效应。结果:本课题基于PLGA纳米颗粒协同训练免疫诱导剂MDP、β-glucan及E7肽在ALG的包裹下构成了一种可以诱导训练免疫的治疗性HPV疫苗,该疫苗可以诱导训练先天免疫并引发强大的抗肿瘤适应性细胞免疫应答,明显逆转了肿瘤的生长,甚至完全消除了已形成的肿瘤,具体结果为:(1)纳米疫苗E7-MDP-NPs+β-glucan@ALG可以显著促进DC的抗原摄取和成熟,同时纳米形式的疫苗增加了抗原的溶酶体逃逸能力;(2)ALG以及PLGA纳米颗粒的使用,使得该疫苗对荷载的“训练免疫”诱导剂及肿瘤抗原具有持续的缓释作用;(3)该疫苗在注射部位以“储存库”的形式持续释放训练免疫诱导物β-glucan,以及E7-MDP-NPs,促进了抗原与诱导物的淋巴结递送以及荷载抗原的DCs的淋巴结回流聚集,有效促进淋巴结效应T细胞应答。(4)进一步的体外以及体内研究显示,E7-MDP-NPs+β-glucan@ALG可有效诱导固有免疫细胞产生“训练免疫”特征,分泌促炎性的细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α,并表现独特的免疫记忆特点,即对二次同源或异源刺激有更强的应答;此外,诱导“训练免疫”显著增强了随后纳米疫苗激发的抗原特异的获得性抗肿瘤细胞免疫。(5)在肿瘤模型的免疫干预研究中,E7-MDP-NPs+β-glucan@ALG纳米疫苗显著抑制了 TC-1肿瘤的生长,甚至可逆转并消除已建立的肿瘤。从效应机制上讲,β-glucan协同MDP与肿瘤抗原的纳米递送,成功诱导了体内“训练免疫”,并显著增强了系统及肿瘤局部的适应性抗肿瘤效应细胞CTL的应答,同时下调了免疫抑制的MDSCs水平。结论:本课题创新性提出以诱导“训练免疫”为导向设计疫苗佐剂,协同特异性免疫应答来获得有效的抗肿瘤免疫,研究开发了一种基于双相释放系统的抗肿瘤纳米疫苗,其特点是对训练免疫诱导剂和特定肿瘤抗原的持续缓释和细胞的靶向递送,结果表明纳米疫苗制剂能够诱导训练先天免疫并引发强大的抗肿瘤适应性细胞免疫应答,明显逆转了肿瘤生长,甚至完全消除了已形成的肿瘤。本课题研究提出诱导“训练免疫”可能为开发有效的肿瘤疫苗提供新思路。