程序响应型纳米粒用于逆转免疫抑制微环境及协同肿瘤化疗的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81903554
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3408.药剂学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The immunosuppressive tumor microenvironment is the main pathological barrier for chemotherapy and immunotherapy. It is critically important to design novel therapeutic strategies to prime the tumor immune microenvironment for superior immune response and outcomes. In consideration of the dominance of tumor-associated macrophages (TAMs) in the immunosuppressive tumor microenvironment, here we report a novel multi-stage responsive nanoparticle to reverse the immunosuppressive tumor microenvironment by targeting the TAMs, and maximize the efficacy of immunotherapy by combination the immunogenic cell death (ICD) effect of chemotherapy and TAM priming. The nanoparticle can stay “OFF” during circulation, and release the ICD triggering module in the acidic tumor microenvironment. The TAM-targeting module, PEG-b-iPDPA-R848, remains particle state with 30 nm in diameter and positive charge, which is tend to be endocytosed by macrophages. Subsequently, the TLR7/8 agonist R848 in the hydrophobic core is exposed in the acidic endosomes to re-educate the immunosuppressive M2-type TAM into immuno-supportive M1-type, leading to tumor immune microenvironment priming. Meanwhile, PEG-b-PEPA-hydrazone-DOX is released as doxorubicin prodrug with 5 nm in diameter, which prefers to penetrate into deep tumor tissues and release free DOX after cleavage in the acidic endosomes, killing most tumor cells and inducing ICD effect. Finally, the combination of immune response of M1-type TAM and ICD effect results in synergistic immunotherapy to maximize tumor eradication effect. By integrating tumor acid response, immune microenvironment modulation and chemotherapy, our nanotechnology may provide a powerful strategy for the combination of chemotherapy and immunotherapy in cancer therapy.
免疫抑制微环境是导致癌症化疗耐药和免疫治疗失效的重要因素。因此,如何有效调控肿瘤免疫微环境,打破肿瘤免疫的生物学屏障,对于肿瘤治疗至关重要。本项目提出一种程序性靶向肿瘤相关巨噬细胞(TAM)逆转免疫抑制微环境,并联合化疗实现肿瘤免疫最大化的新型智能响应纳米递送系统。它在血液循环中保持“OFF”状态,在肿瘤酸性微环境中发生一级解散。TAM靶向模块保持30nm的粒子且带正电,易于被TAM摄取,并通过特异性靶向酸性内涵体发生二级解散,激活TLR7/8诱导免疫抑制的M2型TAM转变为免疫增强的M1型,从而逆转肿瘤免疫抑制微环境;释放的肿瘤靶向模块则形成5nm的DOX前药,穿透致密的组织间隙,进入肿瘤细胞并在内涵体酸性作用下释放DOX,发挥化疗及ICD效应。最后,M1型TAM与ICD协同发挥免疫治疗作用。本项目为纳米药物在肿瘤化疗与免疫治疗的联合应用提供了新思路,具有重要科学意义和潜在临床应用价值。

结项摘要

药物在亚细胞水平的分布对生物学效应和疗效都具有重要作用。纳米药物在细胞内不同分布情况同样也能调控细胞的命运。基于pH超敏感技术,我们在国际上率先建立了一系列不同pH转变点(pHt 5~7)的纳米药物,能够对细胞的早期内吞体(EE)-晚期内吞体(LE)-溶酶体(Ly)的内吞体成熟通路进行多达10个阶段的划分,每个阶段pH差异仅0.2个单位,从而将纳米药物精准靶向递送至特定阶段的内吞细胞器。我们在国际上首次发现了细胞内吞成熟过程能够时空操控纳米药物的效应机制及疗效,并系统阐明了早期内吞体靶向的活性氧通过特异性激活内吞体膜上的磷脂酶C信号通路和下游的Caspase3/GSDME信号通路,高效诱导肿瘤细胞焦亡;而靶向递送至晚期内吞体和溶酶体阶段的活性氧则通过经典的溶酶体膜渗透性增加,引起细胞杀伤效率较低的凋亡模式。这种通过内吞体成熟过程调控细胞死亡模式和疗效的策略在十多种肿瘤细胞上都具有良好的普适性。相对于晚期内吞体和溶酶体靶向的活性氧,早期内吞体靶向的活性氧在体外和体内的肿瘤治疗效果分别能提升40倍和20倍。利用该发现,我们在多种皮下/原位肿瘤模型上实现了安全高效的肿瘤治疗。. 基于细胞焦亡纳米调控技术,我们进一步构建了pH/ROS程序响应型纳米药物。一方面,通过诱导肿瘤细胞焦亡,产生高效肿瘤免疫原性死亡效应,释放肿瘤抗原,ATP和HMGB1等具有免疫佐剂效应的模式信号分子,以及钙网蛋白等“eat-me”信号,激活抗原提呈、免疫应答和肿瘤免疫效应。另一方面,通过光动力产生的单线态氧释放ROS敏感的免疫佐剂TLR激动剂IMDQ,调控肿瘤免疫微环境,实现了安全高效的光-免疫治疗。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cooperative Self-Assembled Nanoparticle Induces Sequential Immunogenic Cell Death and Toll-Like Receptor Activation for Synergistic Chemo-immunotherapy
协同自组装纳米颗粒诱导连续免疫原性细胞死亡和 Toll 样受体激活,用于协同化学免疫疗法
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.1c00977
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Wang Yaoqi;Wang Zenghui;Chen Binlong;Yin Qingqing;Pan Meijie;Xia Heming;Zhang Bo;Yan Yue;Jiang Zhujun;Zhang Qiang;Wang Yiguang
  • 通讯作者:
    Wang Yiguang
Rethinking nanoparticulate polymer–drug conjugates for cancer theranostics
重新思考用于癌症治疗诊断的纳米颗粒聚合物与药物缀合物
  • DOI:
    10.1002/wnan.1828
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Wiley
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yaoqi Wang;Heming Xia;Binlong Chen;Yeliang Wang
  • 通讯作者:
    Yeliang Wang
Dissecting extracellular and intracellular distribution of nanoparticles and their contribution to therapeutic response by monochromatic ratiometric imaging.
通过单色比例成像剖析纳米颗粒的细胞外和细胞内分布及其对治疗反应的贡献。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Yan Yue;Chen Binlong;Yin Qingqing;Wang Zenghui;Yang Ye;Wan Fangjie;Wang Yaoqi;Tang Mingmei;Xia Heming;Chen Meifang;Liu Jianxiong;Wang Siling;Zhang Qiang;Wang Yiguang
  • 通讯作者:
    Wang Yiguang
Precise Monitoring of Singlet Oxygen in Specific Endocytic Organelles by Super-pH-Resolved Nanosensors
通过超 pH 分辨纳米传感器精确监测特定内吞细胞器中的单线态氧
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c01730
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Chen Binlong;Yang Ye;Wang Yaoqi;Yan Yue;Wang Zenghui;Yin Qingqing;Zhang Qiang;Wang Yiguang
  • 通讯作者:
    Wang Yiguang
A pH-/Enzyme-Responsive Nanoparticle Selectively Targets Endosomal Toll-like Receptors to Potentiate Robust Cancer Vaccination
pH/酶响应纳米颗粒选择性靶向内体 Toll 样受体以增强癌症疫苗接种效果
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.2c00185
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Heming Xia;Mengmeng Qin;Zenghui Wang;Yaoqi Wang;Binlong Chen;Fangjie Wan;Mingmei Tang;Xingquan Pan;Ye Yang;Jianxiong Liu;Ruiyang Zhao;Qiang Zhang;Yiguang Wang
  • 通讯作者:
    Yiguang Wang

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其他文献

比率成像纳米探针在内源性小分子成像中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    中国科学: 化学
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    --
  • 作者:
    殷晴晴;陈梅芳;陈斌龙;王增辉;汪贻广
  • 通讯作者:
    汪贻广
pH超敏感纳米胶束的形状对其细胞摄取效率及肿瘤精确诊断的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王增辉;陈斌龙;殷晴晴;鄢月;刘德春;张强;汪贻广
  • 通讯作者:
    汪贻广

其他文献

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陈斌龙的其他基金

细胞焦亡精准调控的智能纳米药物用于原位肿瘤疫苗研究
  • 批准号:
    82373804
  • 批准年份:
    2023
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    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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