近年来,靶向PD-1/PD-L1抗体能够得到大规模应用,但是靶向PD-1/PD-L1多肽却不行,缘由在于多肽在人体内容易被酶解,多肽血浆半衰期短,效果不佳,但是多肽也有优点。
多肽较抗体,免疫原性相对更低,分子量小也易于质控,受体-配体相互作用特异性更高。这些优点可能有助于解决目前PD-1/PD-L1抗体的应答率低的问题,通常而言,对于这类多肽的优化方式是通过纳米颗粒来实现递送方法优化。
然而,传统的纳米颗粒技术并不能做到持续有效地阻断PD-1/PD-L1。
近日,中山大学,南方医科大学,南方科技大学组成的联合团队采用了原位仿生自组装策略的纳米颗粒来递送PD-1/PD-L1多肽,这种递送的多肽不仅仅能够靶向PD-L1,还能以纤维状网络的形式促进未结合PD-L1聚集,加强免疫检查点抑制剂的治疗效果。相关成果发表于《Nature Communications》上。
原位仿生自组装策略
原位仿生自组装策略是指多肽分子在特定的生理或实验条件下,通过非共价相互作用(如氢键、亲/疏水相互作用、静电作用、π-π堆积等)自发地或触发地在体系中结合连接,形成具有特定纳米结构的聚集体。这种聚集体通常具有生物相容性好、稳定性高等优点,并表现出不同于单体多肽分子的特性和优势。
此前,国家纳米科学中心的王浩课题组就依据该技术设计出了一款GNNQQNY-RGD多肽(G7-RGD),这种多肽由靶向和自组装模块两部分组成。通过绑定细胞膜受体,多肽的构象能够随着自组装活化能的降低而趋于稳定,从而促进肽-蛋白复合物低聚化。
这款多肽靶向的是T细胞上的CD3受体,通过纤维转化诱导T细胞介导的细胞溶解,以对抗过度表达整合素αvβ3的肿瘤细胞。
而在这里,研究人员将该技术用在了PD-L1上,他们想试试能否用这类技术增强免疫检查点抑制剂的治疗效果,在这一设想的基础上,研究人员开发了一款纤维-可转化肽单体(TPM)的纳米颗粒。
TPM1
TPM1由一个针对PD-L1的基序(SGQYASYHCWCWRDPGRSGGSK)、一个源自β-淀粉样蛋白(Aβ)肽60的β-折叠和氢键肽基序(FFVLK)以及一种荧光染料(Ce6)组成。Ce6用于促进TPM1在体外的自组装,同时也用于监测TPM1在体内的分布。
在水性条件下,TPM1能够自组装成球形纳米颗粒,其中Ce6和FFVLK区域构成疏水核心,而SGQYASYHCWCWRDPGRSGGSK区域则构成亲水外壳。在存在人或小鼠PD-L1蛋白的情况下,TPM1纳米颗粒能够在体外被诱导转变为纳米纤维。
TPM1纳米粒子能够结合多种高表达PD-L1的活肿瘤细胞(如乳腺癌、肝细胞癌和肺癌细胞)细胞膜上的PD-L1,并在PD-L1结合诱导下于细胞膜上转变为纤维状网络。
TPM1纳米粒子能够在细胞膜上进行长时间的滞留。这种结合对其他膜蛋白(如PGRMC1)的表达没有影响。对于PD-L1蛋白低表达的细胞,TPM1纳米粒子反而可以通过网格蛋白、小凹或巨胞饮依赖的内吞作用进入细胞内。
值得一提的是,在乳腺癌细胞中,由于乳腺癌细胞能够迅速内吞PD-L1抗体并迅速降解,这可能导致疗效下降。相比之下,由TPM1纳米颗粒形成的纤维状网络就能在肿瘤细胞膜上保留较长时间,这可能比PD-1抗体提供更持久的阻断作用。
从免疫机制上来看,肿瘤免疫微环境中的IFN-γ是一把双刃剑,它既可以在CD8+ T细胞发挥效应功能以清除肿瘤细胞的重要细胞因子,又可以上调肿瘤细胞中PD-L1的表达,可能是肿瘤细胞对CD8+ T细胞产生免疫抵抗的机制之一。
而TPM1纳米粒子不仅能捕获由IFN-γ诱导的乳腺癌细胞膜上新生成的PD-L1蛋白,还能将这些PD-L1蛋白聚集在细胞膜上。这些发现证明TPM1纳米粒子具有聚集未结合PD-L1蛋白的能力。
这种聚集未结合和结合PD-L1蛋白的纳米颗粒对于PD-1/PD-L1疗法的扩展具有相当前景,可能是增强免疫检查点抑制剂类疗法的潜在手段之一。
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