CN117959416A - 一种细胞膜肿瘤疫苗的制备及其应用 - Google Patents

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CN117959416A CN202410135583.2A CN202410135583A CN117959416A CN 117959416 A CN117959416 A CN 117959416A CN 202410135583 A CN202410135583 A CN 202410135583A CN 117959416 A CN117959416 A CN 117959416A
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黄莹
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Abstract

本发明公开了一种细胞膜肿瘤疫苗的制备及其应用,该细胞膜肿瘤疫苗由肿瘤细胞膜和免疫佐剂制成。本发明中肿瘤疫苗以重编程肿瘤细胞膜为抗原来源,借助其抗原谱广、特异性高的优势,克服现有疫苗构建中抗原筛选鉴定耗时长、费用高的问题。本发明加入谷胱甘肽消耗型佐剂调节胞内氧化还原水平,高效激活抗原递呈细胞,解决抗原免疫激活效应不足的问题。本发明提出一种新型抗肿瘤纳米疫苗可引发新的特异性T细胞反应,增强自身抗肿瘤免疫力,有效抑制肿瘤生长,防止肿瘤复发,实现了个性化抗肿瘤免疫治疗。

Description

一种细胞膜肿瘤疫苗的制备及其应用
技术领域
本发明属于生物医药技术领域,具体涉及一种细胞膜肿瘤疫苗的制备及其应用。
背景技术
随着肿瘤免疫学的逐渐发展,肿瘤免疫疗法成为继手术、化疗以及放射治疗后的第四大治疗方法。肿瘤疫苗作为主动免疫疗法的代表性疗法,旨在激发和调动机体的免疫系统,引发新的特异性T细胞反应,使得自身抗肿瘤免疫力增强,从而达到治疗全身性肿瘤、减少肿瘤复发的效果。
肿瘤疫苗根据抗原组分和性质的不同,可分为细胞载体疫苗、病毒疫苗、蛋白/多肽疫苗、核酸疫苗。肿瘤多肽疫苗具有高特异性和高安全性的优势,市场应用前景广阔。相关临床试验证明,HER2/neu3阳性乳腺癌患者在术后接受多肽疫苗GP2治疗后,五年无病生存率为100%,复发率降低至0%(NCT03014076、NCT00524277)。在另一项试验中,构建的个性化新抗原疫苗NeoVax可诱导持续数年的特异性T细胞反应,诱导记忆表型T细胞(Naturemedicine,27(3),515-525.)。数年的研究数据表明,肿瘤多肽疫苗是继免疫检查点封锁和过继型细胞疗法之后的又一里程碑式的进展,或将癌症免疫疗法推向新的时代。
尽管肿瘤疫苗治疗方案前景良好,其临床应用仍然受限。由于技术受限,无法对肿瘤全谱抗原进行鉴别和筛选,迄今为止仅有少量抗原表位已知,且新抗原的筛选流程繁琐,周期长成本高,加之肿瘤具有异质性和突变特征,这些问题的存在制约了肿瘤多肽疫苗的研究和应用。
近年来,一系列基于肿瘤细胞膜的多肽疫苗引起科研工作者的关注。肿瘤细胞膜含有高比例的抗原基序,是肿瘤相关抗原和新抗原的丰富来源,因此,可作为理想的天然抗原用于构建肿瘤多肽疫苗。此外,细胞膜纳米载体具有传统的纳米药物递送载体的优点,药物运输效率大大提高,其具有优异的生物相容性,增强了临床用药的可行性。
抗原是疫苗的关键成分,提供免疫原性。然而肿瘤细胞表面的主要组织相容性复合体I类分子的表达下降或缺失,阻碍了免疫系统的识别,免疫抑制性分子高表达,导致了抗原呈递障碍。此外,研究表明仅提供抗原而不能有效刺激抗原提呈细胞成熟,更容易引起免疫耐受。因此疫苗制剂多含有免疫佐剂成分以激活抗原提呈细胞,增强抗原摄取和抗原提呈,放大抗原免疫原性。目前临床批准的6种佐剂以激活体液免疫为主,对抗肿瘤细胞免疫激活效能不佳。因此仍需寻找有效的细胞免疫佐剂以增强肿瘤疫苗的效力。
发明内容
为了克服现有疫苗构建中抗原筛选鉴定耗时长、费用高以及抗原免疫激活效应不足的问题,本发明提供了一种细胞膜肿瘤疫苗,以重编程肿瘤细胞膜为抗原来源,加入谷胱甘肽消耗型佐剂调节胞内氧化还原水平,高效激活抗原递呈细胞,引发新的特异性T细胞反应,有效实现抗肿瘤免疫治疗。
本发明采用的技术方案如下:
一种细胞膜肿瘤疫苗,由肿瘤细胞膜和免疫佐剂制成,肿瘤细胞膜的蛋白质和免疫佐剂的质量比为0.1:1-2:1;
所述肿瘤细胞膜是采用免疫原性细胞诱导剂和细胞程序性死亡-配体1(Programmed cell death 1ligand 1,PD-L1)调节剂处理肿瘤细胞后提取制得;
所述免疫原性细胞诱导剂用于诱导钙网蛋白暴露,所述细胞程序性死亡-配体1调节剂用于下调PD-L1表达。
进一步地,所述免疫原性细胞诱导剂为多柔比星、米托蒽醌或奥沙利铂;
所述细胞程序性死亡-配体1调节剂为JQ1、ARV-825、siPD-L1小干扰基因或调节PD-L1mRNA的microRNA。
进一步地,所述免疫原性细胞诱导剂和细胞程序性死亡-配体1调节剂处理肿瘤细胞的时间为6-72h。
进一步地,所述肿瘤细胞为4T1乳腺癌细胞、MC38结直肠癌细胞、CT26结肠癌细胞、B16F10黑色素瘤细胞或LCC肝癌细胞。
进一步地,所述肿瘤细胞膜的制备方法为:采用免疫原性细胞诱导剂和细胞程序性死亡-配体1调节剂处理肿瘤细胞;消化离心处理后的肿瘤细胞,用磷酸盐缓冲液洗涤;配制含有氯化钾、氯化镁、Tris以及蛋白酶抑制剂、磷酸酶抑制剂的低渗缓冲液(pH 7.4),将收集的细胞重悬于低渗液中,4℃放置2-24h;对上述含肿瘤细胞的低渗液进一步进行超声破碎,超声功率为50-250W,超声时间为1-3s,停歇时间为2-4s,总时间为10-30min;采用差速离心法程序对细胞膜悬液进行分离,程序如下:第一次离心10min,转速为2000-3000rpm,温度为4℃,弃去含有细胞核、未破碎细胞等物质的沉淀,取上清液进行二次离心;第二次离心40-60min,转速为12000-15000rpm,温度为4℃,弃去含有溶酶体、过氧化物酶体的上清液,所获沉淀为肿瘤细胞膜片段。
在本发明的一个实施例中,免疫原性细胞诱导剂处理肿瘤细胞具体是采用多柔比星诱导15h,也可以是米托蒽醌诱导6h、奥沙利铂诱导24h;细胞程序性死亡-配体1调节剂处理肿瘤细胞具体是采用JQ1诱导24h,也可以是ARV-825诱导24h。
更进一步地,所述低渗缓冲液的组成为10mM KCI、2mM MgCl2、20mM Tris、1%的蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物,pH 7.4。
进一步地,所述免疫佐剂为肉桂醛二聚体,其结构式如下式所示:
上述细胞膜肿瘤疫苗的制备方法为:将免疫佐剂溶于无水乙醇,然后加至水中,搅拌后得到纳米佐剂溶液,之后将肿瘤细胞膜溶液和纳米佐剂溶液按肿瘤细胞膜蛋白和免疫佐剂的重量比为0.1:1-2:1混合,冰上探头超声,设置超声功率为50-250W,超声时间为1-3s,停歇时间为2-4s,总时间为2-10min,随后经离心处理得到细胞膜肿瘤疫苗。
上述细胞膜肿瘤疫苗在制备肿瘤防治药物中的应用。具体可用于肿瘤预防、肿瘤治疗,手术切除后的肿瘤复发和转移,以及与化疗、放疗、免疫检查点封锁等疗法的组合疗法。
本发明一方面采用免疫原性细胞诱导剂和细胞程序性死亡-配体1调节剂对肿瘤细胞进行改造,从而获得的细胞膜抗原具有钙网蛋白暴露和PD-L1抑制性信号分子下降的特点;另一方面所述的免疫佐剂含有亲水头部和亲脂尾部,为带有α、β-不饱和酮结构的类脂质小分子,可用于调节树突状细胞氧化还原水平。由于肿瘤细胞膜抗原具有抗原谱广、特异性强的特点,经过体外重编程和佐剂工程化,抗原提呈细胞增强对抗原的摄取能力和提呈能力,在佐剂刺激下进一步成熟而迁移至淋巴结发挥抗肿瘤免疫疗效。
所述肿瘤疫苗接种后,通过激活树突状细胞开启细胞免疫应答,用于抑制肿瘤生长,防止肿瘤复发和转移。以已应用于乳腺癌术后抗复发为例,其免疫治疗机理为:肿瘤疫苗包括细胞膜抗原组分以及佐剂组分,其中抗原组分提取自4T1乳腺癌肿瘤细胞,展示包括已知抗原和未知抗原在内的肿瘤全谱抗原;经由体外工程化改造后,所获细胞膜具有钙网蛋白暴露的特点,促进抗原摄取,所获细胞膜具有PD-L1抑制性信号分子下降的特点,避免拮抗树突状细胞的CD80共刺激信号分子,促进抗原递呈;其中佐剂组分为带有α、β-不饱和酮结构的类脂质小分子,可插入细胞膜构建稳定纳米载体,增加树突状细胞摄取和淋巴蓄积,实现抗原与佐剂的共递送;佐剂的α、β-不饱和酮结构与树突状细胞的胞内谷胱甘肽反应,一方面破坏纳米制剂稳定性,使得细胞膜破碎为更小的抗原片段有利于递呈,另一方面,消耗谷胱甘肽,提高活性氧水平,激活树突状细胞。在手术后,皮下接种细胞膜肿瘤疫苗,树突状细胞摄取纳米疫苗并成熟,回流至淋巴系统,在淋巴结处理加工肿瘤抗原并呈递给CD8+T细胞,引发强烈的抗肿瘤反应,清除残留的肿瘤病灶,抵抗肿瘤复发。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的细胞膜肿瘤疫苗首次将类脂质小分子佐剂插入重编程肿瘤细胞膜,构建疫苗递送系统。相较于现有疫苗,如树突状疫苗、蛋白多肽疫苗、新抗原疫苗,本发明提取肿瘤细胞膜作为抗原,包括已知抗原和未知抗原在内的多种肿瘤抗原,克服了抗原筛选鉴定耗时长、费用高的问题,且抗原种类的多样性可激发多价且更广泛的抗肿瘤免疫效应。相较于已上市的佐剂,难以激发细胞免疫,本发明提出以谷胱甘肽消耗型材料为佐剂,通过调节树突状细胞氧化还原水平促进树突状细胞成熟,增强膜抗原的免疫原性,唤醒细胞免疫。
本发明中的肿瘤细胞膜可来自于各类肿瘤细胞,可从自体肿瘤中获得,具有可扩展性和个性化的特征。进一步地,通过对肿瘤细胞进行体外细胞改造,提高钙网蛋白表达并降低免疫抑制性分子PD-L1,有助于提高细胞膜抗原的摄取效率,改善抗原递呈。
本发明中的细胞膜肿瘤疫苗成分简单,制备流程简易,可大规模扩展,采用温和的超声融合法替代物理挤出方式,减少了抗原在过膜时的损失,最大程度保留细胞膜抗原成分。
本发明构建的细胞膜肿瘤疫苗,显著提高抗原摄取效率,极大改善细胞膜抗原免疫原性,有效激活抗原递呈细胞,引发新的特异性T细胞反应,实现抗肿瘤免疫治疗,具有临床转化潜力。
附图说明
图1为细胞膜重编程和佐剂工程化的肿瘤疫苗的构建过程示意图。
图2为实施例1肿瘤疫苗的粒径电位图。
图3为实施例1肿瘤疫苗的透射电镜图。
图4为实施例1肿瘤疫苗保留抗原的考马斯亮蓝图像。
图5为实施例1肿瘤疫苗的特异性蛋白表达结果。
图6为实施例1肿瘤疫苗的响应GSH的粒径变化和形貌变化。
图7为实施例1肿瘤疫苗提高活性氧水平的DCFH-DA染色图.
图8为实施例1肿瘤疫苗促进DC摄取的流式统计图。
图9为实施例1肿瘤疫苗促进DC成熟的流式统计图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的,并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下,可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1
佐剂工程化仿生疫苗的制备
本发明提出基于细胞膜重编程和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗的制备方法,流程如图1,具体步骤如下:
(1)制备细胞工程化改造肿瘤细胞膜
对4T1乳腺癌细胞进行培养扩增至2×108个细胞,进行多柔比星和JQ1给药,其中多柔比星以2μM的浓度给药15h,JQ1以1μM的浓度给药24h;消化离心改造后的肿瘤细胞,用磷酸盐缓冲液洗涤3次;配制低渗缓冲液(10mM KCI、2mM MgCl2、20mM Tris、1%的蛋白酶和磷酸酶抑制剂的混合物,pH 7.4),将收集的细胞重悬于低渗液中,4℃放置4h;对上述含肿瘤细胞的低渗液进一步进行超声破碎,超声功率为130W,1s-2s(on-off),总时间为20min;采用差速离心法程序对细胞膜悬液进行分离,程序如下:第一次离心10min,转速为2500rpm,温度为4℃,弃去含有细胞核、未破碎细胞等物质的沉淀,取上清液进行二次离心;第二次离心40min,转速为12000rpm,温度为4℃,弃去含有溶酶体、过氧化物酶体的上清液,所获沉淀为重编程的肿瘤细胞膜片段。将经过工程化改造的4T1肿瘤细胞膜命名为CRThighPD-L1low-4T1 CCM。
(2)构建肉桂醛佐剂囊泡
称取1.32g肉桂醛溶于3mL乙醇,称取0.52g二乙烯三胺溶于2mL乙醇,将二乙烯三胺乙醇溶液在搅拌在逐滴滴加至肉桂醛乙醇溶液,45℃加热反应8小时。以薄层色谱监测反应进程,待反应完毕进行柱层析纯化。取提纯后产物溶于无水乙醇,配制成40mg/mL肉桂醛佐剂溶液。取100μL该佐剂溶液逐滴加入水中,总体积为1mL,搅拌1h后获得肉桂醛佐剂囊泡,浓度为4mg/mL,命名为CDC。
(3)制备基于细胞膜重编程和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗
对获得的细胞工程化改造的4T1肿瘤细胞膜沉淀采用超纯水重悬,并进行超声均质,设定超声功率为50W,工作程序1s-2s(on-off),超声10个循环。随后进行BCA蛋白浓度定量,并稀释为抗原蛋白浓度为2mg/mL的细胞膜悬液。将肿瘤细胞膜和纳米佐剂溶液按照质量比为1:2进行混合,冰上探头超声,设置超声功率为50W,工作程序2s-2s(on-off),总时间为3min,离心处理后得到个性化肿瘤疫苗CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC。
对比例1
本实施例与实施例1的区别在于,未采用多柔比星和JQ1对肿瘤细胞进行改造。
构建基于普通细胞膜和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗的制备方法,具体步骤如下:
(1)提取肿瘤细胞膜
对4T1乳腺癌细胞进行培养扩增至2×108个细胞,消化离心,用磷酸盐缓冲液洗涤3次;配制低渗缓冲液(10mM KCI、2mM MgCl2、20mM Tris、1%的蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物,pH 7.4),将收集的细胞重悬于低渗液中,4℃放置4h;对上述含肿瘤细胞的低渗液进一步进行超声破碎,超声功率为130W,1s-2s(on-off),总时间为20min;采用差速离心程序对细胞膜悬液进行分离,程序如下:第一次离心10min,转速为2500rpm,温度为4℃,弃去含有细胞核、未破碎细胞等物质的沉淀,取上清液进行二次离心;第二次离心40min,转速为12000rpm,温度为4℃,弃去含有溶酶体、过氧化物酶体的上清液,所获沉淀为肿瘤细胞膜片段。将未经过工程化改造的4T1肿瘤细胞膜命名为Normal-4T1 CCM。
(2)构建肉桂醛佐剂囊泡
按照实施例1构建肉桂醛佐剂囊泡CDC。
(3)制备基于细胞膜和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗
对获得的4T1肿瘤细胞膜沉淀采用超纯水重悬,并进行超声均质,设定超声功率为50W,工作程序1s-2s(on-off),超声10个循环。随后进行BCA蛋白浓度定量,并稀释为抗原蛋白浓度为2mg/mL的细胞膜悬液。将肿瘤细胞膜和纳米佐剂溶液进行混合(w/w=2:1),冰上探头超声,设置超声功率为50W,工作程序2s-2s(on-off),总时间为3min,离心处理后得到肿瘤疫苗Normal-4T1 CCM/CDC。
实施例2
本实施例使用B16-F10小鼠黑色素瘤细胞构建佐剂工程化个性化肿瘤疫苗,具体步骤如下:
(1)制备细胞工程化改造肿瘤细胞膜
对B16-F10黑色素瘤细胞进行培养扩增至2×108个细胞,进行多柔比星和JQ1给药,其中多柔比星以1μM的浓度给药24h,JQ1以1μM的浓度给药24h;消化离心改造后的肿瘤细胞,用磷酸盐缓冲液洗涤3次;配制低渗缓冲液(10mM KCI、2mM MgCl2、20mM Tris、1%的蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物,pH 7.4),将收集的细胞重悬于低渗液中,4℃放置2h;对上述含肿瘤细胞的低渗液进一步进行超声破碎,超声功率为130W,1s-2s(on-off),总时间为20min;采用差速离心程序对细胞膜悬液进行分离,程序如下:第一次离心10min,转速为2500rpm,温度为4℃,弃去含有细胞核、未破碎细胞等物质的沉淀,取上清液进行二次离心;第二次离心40min,转速为12000rpm,温度为4℃,弃去含有溶酶体、过氧化物酶体的上清液,所获沉淀为重编程的B16-F10肿瘤细胞膜片段,命名为CRThighPD-L1low-B16-F10CCM。
(2)构建肉桂醛佐剂囊泡
按照实施例1构建肉桂醛佐剂囊泡CDC。
(3)制备基于细胞膜重编程和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗
对获得的细胞工程化改造的B16-F10肿瘤细胞膜进行BCA蛋白浓度定量,随后稀释为抗原蛋白浓度为2mg/mL的细胞膜悬液。将肿瘤细胞膜和纳米佐剂溶液进行混合(w/w=2:1),冰上探头超声,超声功率为65W,工作程序2s-2s(on-off),总时间为5min,离心处理后得到个性化肿瘤疫苗CRThighPD-L1low-B16-F10 CCM/CDC。
实施例3
本实施例使用MC38结直肠癌细胞构建佐剂工程化个性化肿瘤疫苗,具体步骤如下:
(1)制备细胞工程化改造肿瘤细胞膜
对MC38结直肠癌细胞进行培养扩增至2×108个细胞,进行多柔比星和JQ1给药,其中多柔比星以2μM的浓度给药24h,JQ1以1μM的浓度给药24h;消化离心改造后的肿瘤细胞,用磷酸盐缓冲液洗涤3次;配制低渗缓冲液(10mM KCI、2mM MgCl2、20mM Tris、1%的蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物,pH 7.4),将收集的细胞重悬于低渗液中,4℃放置2h;对上述含肿瘤细胞的低渗液进一步进行超声破碎,超声功率为130W,1s-2s(on-off),总时间为20min;采用差速离心程序对细胞膜悬液进行分离,程序如下:第一次离心10min,转速为2500rpm,温度为4℃,弃去含有细胞核、未破碎细胞等物质的沉淀,取上清液进行二次离心;第二次离心40min,转速为12000rpm,温度为4℃,弃去含有溶酶体、过氧化物酶体的上清液,所获沉淀为重编程的MC38肿瘤细胞膜片段,命名为CRThighPD-L1low-MC38 CCM。
(2)构建肉桂醛佐剂囊泡
按照实施例1构建肉桂醛佐剂囊泡CDC。
(3)制备基于细胞膜重编程和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗
对获得的细胞工程化改造的MC38结直肠癌细胞膜进行BCA蛋白浓度定量,随后稀释为抗原蛋白浓度为2mg/mL的细胞膜悬液。将肿瘤细胞膜和纳米佐剂溶液进行混合(w/w=2:1),冰上探头超声,超声功率为65W,工作程序2s-2s(on-off),总时间为3min,离心处理后得到个性化肿瘤疫苗CRThighPD-L1low-MC38 CCM/CDC。
下面对以上实施例制得的肿瘤细胞膜和肿瘤疫苗进行测试。
1、仿生疫苗的粒径电位测试
按照实施例1构建肿瘤疫苗,使用去离子水稀释,配制0.5mg/mL(按照抗原蛋白浓度计算)的细胞膜CRThighPD-L1low-4T1 CCM溶液、佐剂囊泡CDC溶液和肿瘤纳米疫苗CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC溶液,使用马尔文粒径仪在室温下进行粒径测试。随后进一步稀释5倍进行zeta电位检测。
如图2所示,单独的细胞膜CRThighPD-L1low-4T1 CCM表面电位为-26.9±1.04mV,PDI为0.429±0.109,粒径分布不均一。经过佐剂工程化后,肿瘤疫苗CRThighPD-L1low-4T1CCM/CDC表面电位为-25.8±2.61mV,粒径为145.7±1.375nm,PDI为0.21±0.013,具有较窄的粒径分布。
2、仿生疫苗的形貌测试
取实施例1中的CRThighPD-L1low-4T1 CCM细胞膜溶液和肿瘤疫苗CRThighPD-L1low-4T1CCM/CDC溶液,取20μL液体滴一滴在碳网表面,使其均匀覆盖,待溶剂挥发后进行透射电镜测试。
如图3所示,细胞膜发生聚集,且含有较多破碎物,偶见皱缩的双层膜结构,膜厚度约为8nm。经过佐剂工程化后,肿瘤疫苗CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC球形圆整,膜厚度约为4nm。结合粒径电位数据,可以判断肿瘤纳米疫苗成功构建。佐剂CDC含有亲水头部和亲脂尾部,通过超声作用促进类脂质CDC的插入,形成稳定的纳米制剂。
3、仿生疫苗的抗原保留测试
取等量(20μg蛋白)的Normal-4T1 CCM、Normal-4T1 CCM/CDC、CRThighPD-L1low-4T1CCM、CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC,以4T1全细胞裂解液作为对照,进行考马斯亮蓝实验。对细胞膜溶液进行室温温和变性20分钟,对全细胞裂解液进行加热变性10分钟。随后配制10%的聚丙酰胺凝胶,进行100V恒压凝胶电泳。将所获凝胶置于染色盒,使用考马斯亮蓝快速染色液染色30分钟,最后将凝胶置于成像系统进行拍照,对比蛋白条带位置和强度。
如图4所示,以全细胞裂解液为对照,细胞膜(Normal-4T1 CCM、CRThighPD-L1low-4T1CCM)保留大部分的细胞蛋白,其蛋白组分作为抗原用于疫苗构建。以未经过超声处理的CRThighPD-L1low-4T1 CCM为对照,制剂组CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC与其的蛋白条带位置和深浅基本一致,表明超声融合过程不会降解蛋白,最大程度保留了抗原,所构建制剂可作为肿瘤膜抗原疫苗使用。
4、仿生疫苗的特异性蛋白检测
取等量(20μg蛋白)的Normal-4T1 CCM、Normal-4T1 CCM/CDC、CRThighPD-L1low-4T1CCM、CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC,进行聚丙酰胺凝胶电泳,电泳程序为30V,10min;80V,20min;120V,50min。将电泳后的凝胶进行冰浴转膜操作,使用0.45μm的PVDF膜,转膜程序为100V,50min。随后进行抗体孵育,包括PD-L1/CD274 Monoclonal antibody以及Calregulin antibody,使用TBST溶液清洗4次后进行ECL发光检测。
如图5所示,对比Normal-4T1 CCM,经过体外细胞工程化改造后的细胞膜CRThighPD-L1low-4T1 CCM,钙网蛋白表达量上升和PD-L1表达量下降,表明体外工程化改造成功,实现了对细胞膜的重编程。且所构建的制剂展示出相同趋势,表明成功构建基于细胞膜重编程和佐剂工程化的个性化肿瘤疫苗。
5、仿生疫苗的GSH响应
取含有0.5mg/mL膜抗原的肿瘤疫苗纳米溶液CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC与10mM谷胱甘肽孵育1h,进行粒径检测和透射电镜拍摄。
如图6所示,与GSH孵育后,纳米制剂的粒径由133.6±1.429nm增加为1101±72.86nm,TEM结果显示圆整纳米粒破碎为多个碎片聚集体。表明CDC的α、β-不饱和酮结构与GSH成功发生迈克尔加成反应,使得肿瘤膜崩解,分散为更小的抗原片段并聚集,有利于后续的抗原呈递。
6、仿生疫苗体外ROS激活
取对数生长期的DC2.4细胞进行12孔板铺板,于CO2培养箱中培养24小时后进行给药处理。组别设置为空白对照组Control,细胞膜组CRThighPD-L1low-4T1 CCM,佐剂组CDC,以及制剂组CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC溶液。抗原给药浓度为0.5mg/mL,佐剂浓度为1mg/mL,给药24小时后,进行DCFH-DA染色并拍摄。
DCFH-DA是一种ROS检测探针,当细胞内的活性氧将无荧光的DCFH氧化生成DCF,可产生强烈绿色荧光。如图7所示,相对于空白对照组,佐剂组和制剂组的绿色荧光强度显著提升。表明肿瘤疫苗中的CDC组分能够消耗DC胞内GSH,激活ROS危险信号。
7、仿生疫苗促进DC摄取
取对数生长期的DC2.4细胞进行12孔板铺板,于CO2培养箱中培养24小时后进行给药处理。对4T1肿瘤细胞膜进行DiO细胞膜绿色荧光标记并进行佐剂工程化。设置抗原给药浓度为0.5mg/mL,给药后消化进行流式上机检测。
如图8所示,相较于Normal-4T1 CCM仅有26.57%的DiO信号,经过体外细胞工程化后的肿瘤细胞膜CRThighPD-L1low-4T1 CCM的DiO信号显著增强至76.73%,进一步的佐剂工程化(CRThighPD-L1low-4T1 CCM/CDC)使其DiO信号增强至89.37%。表明肿瘤细胞膜上的CRT信号和CDC佐剂的加入可促进DC摄取,提示体外细胞工程化和佐剂纳米工程化的必要性。
8、仿生疫苗促进DC成熟
取对数生长期的DC2.4细胞进行12孔板铺板,于CO2培养箱中培养24小时后进行给药处理。组别设置为空白对照组Control,细胞膜组Normal-4T1 CCM,重编程细胞膜组CRThighPD-L1low-4T1 CCM,佐剂组CDC,Normal-4T1 CCM/CDC,以及CRThighPD-L1low-4T1CCM/CDC。设置抗原给药浓度为0.5mg/mL,佐剂浓度为1mg/mL,给药24小时后,进行FITC anti-mouse CD80 Antibody、APC anti-mouse CD86 Antibody抗体染色,通过多色流式细胞仪对DC细胞的表型进行考察,评价DC激活能力。
如图9所示,单独的抗原仅激活4.67%的DC成熟,而经过工程化改造后,CD80+CD86+DC比例显著增强至89.43%。体外细胞工程化后,DC成熟度提高10.56%。表明单独的肿瘤细胞膜的免疫原性较弱,不能有效激活DC,佐剂的加入使得肿瘤膜抗原的免疫原性高度提升,高效激活DC成熟,提示该纳米制剂可作为个性化肿瘤疫苗进行使用。

Claims (8)

1.一种细胞膜肿瘤疫苗,其特征在于,由肿瘤细胞膜和免疫佐剂制成,所述肿瘤细胞膜的蛋白质量和免疫佐剂质量的比为0.1:1-2:1;
所述肿瘤细胞膜是采用免疫原性细胞诱导剂和细胞程序性死亡-配体1调节剂处理肿瘤细胞后提取制得;
所述免疫原性细胞诱导剂用于诱导钙网蛋白暴露,所述细胞程序性死亡-配体1调节剂用于下调PD-L1表达。
2.根据权利要求1所述的细胞膜肿瘤疫苗,其特征在于,所述免疫原性细胞诱导剂为多柔比星、米托蒽醌或奥沙利铂;
所述细胞程序性死亡-配体1调节剂为JQ1、ARV-825、siPD-L1小干扰基因或调节PD-L1mRNA的microRNA。
3.根据权利要求2所述的细胞膜肿瘤疫苗,其特征在于,所述肿瘤细胞为4T1乳腺癌细胞、MC38结直肠癌细胞、CT26结肠癌细胞、B16F10黑色素瘤细胞或LCC肝癌细胞。
4. 根据权利要求3所述的细胞膜肿瘤疫苗,其特征在于,所述免疫原性细胞诱导剂和细胞程序性死亡-配体1调节剂处理肿瘤细胞的时间为6-72 h。
5.根据权利要求1所述的细胞膜肿瘤疫苗,其特征在于,所述免疫佐剂为肉桂醛二聚体,其结构式如下式所示:
6.权利要求1所述的细胞膜肿瘤疫苗的制备方法,其特征在于,将免疫佐剂溶于无水乙醇,然后加至水中,搅拌后得到纳米佐剂溶液,之后将肿瘤细胞膜溶液和纳米佐剂溶液按肿瘤细胞膜蛋白和免疫佐剂的重量比为0.1:1-2:1混合,冰上探头超声,随后经离心处理得到细胞膜肿瘤疫苗。
7. 根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,设置超声功率为50-250 W,超声时间为1-3 s,停歇时间为2-4 s,总时间为2-10 min。
8.权利要求1所述的细胞膜肿瘤疫苗在制备肿瘤防治药物中的应用。
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