上海九院郝永強等AFM｜3D打印復(fù)合光熱支架可抑制乳腺癌向骨生長/轉(zhuǎn)移并加速成骨

來源：上普生物

近期，上海九院郝永強教授，上海大學(xué)陳雨、Luodan Yu等聯(lián)合在 Advance Functional Materials期刊上發(fā)表了“Combinatorial Photothermal 3DPrinting Scaffold and Checkpoint Blockade Inhibits Growth/Metastasis of Breast Cancer to Bone and Accelerates Osteogenesis”的文章。

摘要：癌癥轉(zhuǎn)移是癌癥高死亡率的主要原因。當(dāng)前乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的治療方式主要是破壞性的，這促使多功能生物材料的工程化，不僅有效消除了原發(fā)/轉(zhuǎn)移性腫瘤，而且還增強了骨組織的再生。本文設(shè)計并構(gòu)建了一種免疫佐劑（R837）和碳化鈮（Nb2C）MXene修飾的3D打印生物可降解支架（BG @ NbSiR），以有效治療乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移。經(jīng)過工程設(shè)計的BG @ NbSiR支架可以與檢查點封鎖免疫療法協(xié)同作用，從而根除原發(fā)性腫瘤，激活免疫應(yīng)答，抑制轉(zhuǎn)移，防止腫瘤復(fù)發(fā)（長期免疫記憶）并加速成骨，這在多個體內(nèi)鼠模型中均得到證實。特別是，采用單細(xì)胞測序（scRNA-seq）進(jìn)一步確定了對基于BG @ NbSiR支架的光療加檢查點封鎖聯(lián)合免疫療法的關(guān)鍵因素。在腫瘤生物學(xué)（包括拷貝數(shù)變異）和免疫應(yīng)答中都鑒定了幾個基因功能性術(shù)語，它們從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的角度進(jìn)一步揭示了潛在的治療機制。這項工作不僅證明了BG @ NbSiR支架基療法治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的潛在臨床應(yīng)用潛力，而且還為基于單細(xì)胞基因組的多功能組織工程生物材料的設(shè)計和構(gòu)建提供了獨特的途徑。

在這項工作中，通過將裝載R837的Nb2C @ Si NSs整合到3D打印BG支架上以征服乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移，設(shè)計和制造了一個基于多功能BG @ NbSiR支架的治療平臺。如此設(shè)計的逐步治療策略是基于顯著的R837負(fù)載Nb2C @ Si NSs的光熱和免疫激活特性以及Nb2C @ SiR NSs和BG支架的成骨性能。由于轉(zhuǎn)移是全身性發(fā)生的，為了有效治療乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移，因此已做出重大努力來激活針對乳腺癌的整個免疫系統(tǒng)。結(jié)合PD-L1檢查點封鎖，它可以通過誘導(dǎo)DC募集/成熟和CTL在腫瘤部位的浸潤來喚醒免疫系統(tǒng)，消除原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤（遠(yuǎn)處，肺和骨轉(zhuǎn)移），從而保護身體從乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移。特別是，這種聯(lián)合療法刺激宿主建立牢固的長期免疫記憶，從而為乳腺癌（包括乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移）提供長期保護。同時，BG @ NbSiR支架的可生物降解產(chǎn)物也促進(jìn)了以下骨再生過程。從機械上講，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組方法進(jìn)一步證明了聯(lián)合治療可影響腫瘤生物學(xué)和免疫反應(yīng)，下調(diào)腫瘤CNV水平并抑制癌癥干細(xì)胞減輕癌癥負(fù)擔(dān)的潛在機制。scRNA-seq的結(jié)果與在體內(nèi)外觀察到的表型相互驗證。旨在探索更有效的乳腺癌骨轉(zhuǎn)移治療方法，這項工作中報道的工程多功能BG @ NbSiR支架有望克服幾個關(guān)鍵問題，并在診所獲得更多收益。首先，基于對轉(zhuǎn)移本質(zhì)的進(jìn)一步了解，研究者將付出更多的努力來觸發(fā)針對轉(zhuǎn)移性腫瘤的全身免疫反應(yīng)，同時平衡有效消除原發(fā)性腫瘤部位。其次，PTT消融后由腫瘤碎片產(chǎn)生的“腫瘤疫苗”提供了廣泛的腫瘤相關(guān)抗原，這優(yōu)于只能提供特定蛋白質(zhì)/肽作為抗原的常規(guī)癌癥疫苗。第三，這項工作中報告的策略可以在原位產(chǎn)生類似疫苗的功能，與其他策略一樣，這可以避免將腫瘤病原體重新注入患者的倫理問題。進(jìn)一步的機制研究將進(jìn)一步促進(jìn)更有效的材料介導(dǎo)的腫瘤疫苗的開發(fā)。鑒于良好的生物安全性，高的消除腫瘤功效，長期的免疫記憶保護功能以及深刻的成骨性能，已開發(fā)的BG @ NbSiR-scaffold-基于PTT的抗PD-L1抗體在未來的臨床翻譯中具有治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的廣闊前景。

參考文獻(xiàn)

Chao He, et al. Combinatorial Photothermal 3DPrinting Scaffold and Checkpoint Blockade Inhibits Growth/Metastasis of Breast Cancer to Bone and Accelerates Osteogenesis. Adv. Funct. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202006214