在肿瘤中实现程序性死亡配体1(PD-L1)的选择性和持久抑制以激活T细胞,仍是免疫检查点阻断治疗的一大挑战。本文提出了一套可点击抑制剂,用于肿瘤PD-L1的空间限域降解及癌症的放射免疫治疗。通过代谢性糖基工程和点击生物正交化学技术,将肿瘤细胞膜上表达的PD-L1标记为高活性叠氮基。该方法使可点击抑制剂能够与PD-L1共价结合并诱导其降解。随后利用一种对肿瘤细胞外酸性pH响应的pH可激活纳米颗粒,将可点击PD-L1抑制剂递送至肿瘤微环境的细胞外区域,在体内消除肿瘤细胞和巨噬细胞膜表面的PD-L1。此外,我们进一步证明,可点击PD-L1抑制剂与放疗(RT)联合使用,通过抑制放疗诱导的肿瘤组织中PD-L1的上调,有效消除已建立的肿瘤。因此,通过可点击PD-L1抑制剂在肿瘤中的选择性阻断,为促进癌症免疫治疗提供了一种多功能策略。
图1. 肿瘤特异性PD-L1降解的示意图,通过可点击抑制剂增强癌症放射免疫治疗。
图2. 可点击PD-L1抑制剂通过代谢性糖基工程和生物正交点击化学降解肿瘤细胞膜表面的PD-L1。
图3. 可点击PD-L1抑制剂高效抑制IFN-γ诱导的肿瘤细胞膜表面PD-L1表达。
图4. pHe可激活PCP@D5B纳米颗粒的设计与表征,用于可点击PD-L1抑制剂的肿瘤靶向递送及NIRF/MR成像引导的癌症治疗。
图5. pHe可激活PCP@D5B纳米颗粒高效降解PD-L1并在体内抑制4T1肿瘤生长。
图6. PCPGd@D5B纳米颗粒与放疗联合治疗有效抑制4T1肿瘤的旁效应生长及肺转移。
图7. pHe可激活PCPGd@D5B纳米颗粒通过逆转放疗诱导的免疫逃逸,在B16-F10肿瘤中强化了放射免疫治疗。
总结:
总而言之,研究者报道了一种pHe可激活纳米平台,用于可点击PD-L1抑制剂的肿瘤特异性递送以及体内外PD-L1的空间限域降解。可点击PD-L1抑制剂能够通过生物正交点击化学和代谢性糖基工程,与肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞(TAM)膜表面的PD-L1共价结合,从而实现PD-L1抑制剂的局部富集并高效降解PD-L1。优化了OEG间隔臂的D5B抑制剂显示出比母体分子BMS-1高出20倍以上的PD-L1降解效率,验证了共价结合策略的独特优势。
体内生物分布研究进一步证明,pHe响应显著延长了血液循环时间并增加了可点击抑制剂在肿瘤中的富集,从而促进了肿瘤免疫治疗。然而,可点击PD-L1抑制剂的一个潜在问题是肿瘤细胞的叠氮标记,这高度依赖于Ac4ManAz的肿瘤内注射,这对于标记深部和转移性肿瘤仍需优化。亟需开发一种稳健的策略,能够特异性地将叠氮基团引入胰腺癌和胶质母细胞瘤等高致死性肿瘤类型的PD-L1糖蛋白中,以促进可点击PD-L1抑制剂的临床转化,同时实现特异性PD-L1降解而不影响正常组织中PD-L1的丰度。
D5B负载的pHe响应PCP@D5B纳米颗粒在体内诱导了抗肿瘤免疫反应,抑制了4T1乳腺癌和B16-F10黑色素瘤的肿瘤生长。这些纳米颗粒整合了近红外荧光(NIRFI)和磁共振成像(MRI)示踪剂,实现了乳腺癌和黑色素瘤肿瘤的双模态成像引导的精确放疗,最大程度减少了放疗的逆向效应。PCPGd@D5B纳米颗粒与放疗的联合治疗通过减少肿瘤细胞和TAM膜表面的PD-L1丰度,有效缓解了放疗压力诱导的肿瘤免疫微环境(ITM),使50%的肿瘤荷鼠实现了4T1乳腺癌和B16-F10黑色素瘤的显著清除。此外,该联合治疗还诱导了系统性免疫记忆,抑制了乳腺癌旁效应肿瘤的生长并防止了肺转移。