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华人科学家林文斌教授研究:纳米“特洛伊”狂撕肿瘤,免疫系统重

时间:2017-01-10 07:43 作者:生物观察
 

 

 


如今,寻找能刺激自身免疫系统去对抗肿瘤的药物可以说是癌症治疗领域中最热门的研究方向了。但是强大如癌症,它们会巧妙地利用“免疫检查点”来抑制T细胞的免疫反应,让自己“逃过一劫”。为了解决这个问题,科学家们又开发出了可以阻断免疫检查点的抗体蛋白,并使免疫细胞可以靶向肿瘤。但即使如此,免疫治疗药物的成功率依然不高,仅有20-30%的患者能从中获益。为什么会这样呢?纪念斯隆-凯特琳癌症中心的免疫治疗专家Jedd Wolchok认为,要么是肿瘤周围被激活的T细胞太少,要么是肿瘤表面的“肿瘤抗原”不够多,在T细胞面前“暴露得不够”[1]。
Jedd Wolchok循着这个思路,来自芝加哥大学的化学家林文斌想出了一个办法,用辐射来解决这个问题!肿瘤学家们过去就已经在少数个例中发现过,接受了放疗的癌症患者的免疫系统似乎受到了“刺激”,更具有“攻击性”了,它不光消除了肿瘤,而且在没有接受放疗的身体其他部位也产生了免疫反应!由此,林教授就想出了这个利用辐射来“刺激”T细胞,杀灭肿瘤和转移的癌细胞的办法。林文斌教授大家可能不够熟悉,他其实是一位世界著名的华人化学家,1988年毕业于中国科学技术大学,后赴美深造,目前是芝加哥大学的化学教授,在2013年,以“千人计划”身份受聘于厦门大学。2011年,在汤森路透集团发布的2000-2010年全球顶尖一百化学家名人堂榜单中,林教授位列全球第54名,同时上榜的还有11位华人科学家。
林文斌教授有了这个想法后,林教授想到了纳米材料,他希望用无毒的纳米粒子以前面我们提到的这种方式去让免疫系统变得更敏感,然后结合免疫检查点抑制剂,达到摧毁肿瘤的目的。他们的研究发表在了12月的《美国化学学会杂志》上[2]。林教授的团队设计制造了一种直径在20-40纳米之间的纳米粒子,这个大小足够“躲过”巨噬细胞,避免它们在靠近肿瘤前就被巨噬细胞吞噬掉。这种纳米粒子的核心是化合物焦磷酸锌,外层是光敏剂,研究人员还在ZnP@pyro的外层包被了聚乙二醇,有助于它们在血液循环中存活的时间更久。在光的照射下,光敏剂会产生活性氧簇来杀死癌细胞,这是光动力疗法,同时还会产生免疫反应,这样再结合免疫检查点阻断疗法,就可以更有效地消除原发肿瘤,同时也抑制转移的癌细胞。
ZnP@pyro结构示意图具体是如何做到的呢?研究人员会先将ZnP@pyro注射到血液中,ZnP@pyro会随着血液循环到达肿瘤的位置。由于肿瘤有复杂的脉管系统,且脉管系统具有易漏性,但又缺乏淋巴节引流,所以这复杂的“脉管迷宫”是易进不易出,纳米粒子一到这里,就会被“困住”,积聚在此,继而被肿瘤细胞“抓进体内”。研究人员一旦观察到ZnP@pyro被吸收,就会用一种特殊波长的近红外光照射肿瘤。光被吸收后会激发附近的氧分子,产生一种高活性的单线态氧,这就像铁扇公主吞下了孙悟空一样,孙悟空一生气,就会在铁扇公主体内“折腾”,肿瘤就是这样被ZnP@pyro从内部撕裂的。那么它又是怎么引起免疫反应的呢?单线态氧撕裂肿瘤细胞时会使许多新的肿瘤抗原暴露在树突状细胞的“面前”,树突状细胞是一种抗原呈递细胞,它能够摄取、呈递抗原,人体内的大部分DC处于非成熟状态,具有较强的迁移能力。此时的DC就像一位蛰伏已久的警察,他看到了自己等待多时的罪犯,就赶忙上前将他们一举抓获,然后呈递给法官,也就是T细胞进行“审判和制裁”。通过这样的过程,ZnP@pyro帮助免疫系统实现更强的抗肿瘤反应,也就是像前面Wolchok教授说的后者那样,虽然T细胞的数量并没有增加,但是我们可以想办法让肿瘤“更多地暴露在T细胞面前”。