英文原题：Customizable Glycopolymers as Adjuvants for Cancer Immunotherapy: from Branching Degree Optimization to Cell Surface Engineering
通讯作者：Gaojian Chen（陈高健），Hong Chen（陈红）
作者：Zhichen Zhu（朱志晨），Xingyu Heng（衡星宇），Fangjian Shan（单方涧），He Yang（杨贺），Yichen Wang（王亦陈），Hengyuan Zhang（张恒源）
背景介绍
树突状细胞（DC）作为专职的抗原呈递细胞，在启动并调控适应性免疫应答中扮演无可替代的角色。含糖聚合物因其独特的生物相容性以及在调控DC成熟和功能方面的优势，在基于DC的细胞免疫疗法中，成为研究的热点。近年来，研究者发现，通过精细调控含糖聚合物的结构，如引入特定的支化结构和梯度共聚序列，可以显著增强其与糖受体的相互作用，然而，目前关于含糖聚合物与DC糖受体相互作用的研究仍相对有限，特别是在糖聚合物结构与DC功能之间的构效关系方面。深入探究这一问题，有助于理解DC活化的分子机理，为设计更有效的免疫佐剂提供理论基础。
文章亮点
1. 定制化合成梯度支化含糖聚合物：利用RAFT（可逆加成-断裂链转移聚合）中的单体共聚动力学特点，一步合成出不同结构的梯度支化含糖聚合物。
2.探究支化程度与DC活化的内在联系：通过将实验数据与理论模拟相结合，深入探究了糖聚物支化结构对调控DC成熟的影响。
3.细胞表面工程中的糖聚物支化度优化：细胞表面工程研究发现，低支化含糖聚合物在促进DC成熟方面表现出卓越的性能，为开发疫苗佐剂提供了新思路。
图文解读
本研究成功制备了一系列具有梯度支化结构的含糖聚合物，分别研究了聚合物本身以及肿瘤细胞表面修饰两种状态下对树突状细胞（DC）成熟的促进作用。所合成的聚合物以2-（甲基丙烯酰胺基）吡喃葡萄糖（MAG）作为糖单元，提供免疫调控信号；二乙二醇二甲基丙烯酸酯（DEGDMA）作为支化单元，调节聚合物的结构；荧光素O-甲基丙烯酸酯(FluMA)作为标记单元，方便聚合物的成像。通过RAFT聚合技术，利用MAG和DEGDMA不同的共聚动力学，一步法高效合成了具有梯度支化结构的含糖聚合物。进一步地，通过引入胆固醇甲基丙烯酸酯(MAC)作为细胞表面锚定单元，将功能化的含糖聚合物成功修饰到肿瘤细胞表面，激发更有效的促DC成熟作用。
图1. 通过RAFT聚合合成支化含糖聚合物；支化含糖聚合物或支化含糖聚合物修饰的肿瘤细胞促进DC成熟。
在纯聚合物体系中，分子量相近的情况下，低支化度（A1，DB = 12.4%）和高支化度（A4，DB = 35.3%）的含糖聚合物均能显著促进DC成熟，且效果相当。进一步研究不同分子量（Mn近似为2200，4300和8800 g mol-1）的影响时，发现支化程度的增加对促DC成熟的规律相似，（图2）在一定范围内，支化度的增加并不一定能线性地增强免疫刺激效果。
图2. 在相同浓度（3 mg/mL）下培养 60 小时后，糖聚合物对 DC 成熟的影响。(a) 不同支链糖聚合物促进直流细胞成熟的示意图。(b）流式细胞仪数据显示 CD86 和 CD80 表达细胞的百分比。流式细胞仪分析（c）CD86 和 CD80 的共同表达、（d）CCR7 的表达和（e）MHC Ⅱ 的表达。相同质量浓度（3 mg/mL）的不同支链糖聚合物（f）和相同分子量浓度（800 μM）的不同支链糖聚合物（g）对 DCs 成熟的影响。(“blank”指未经处理的细胞。误差条代表标准偏差（±S.D.），n = 3，ns > 0.05，***p < 0.001，****p < 0.0001)
在肿瘤细胞表面修饰体系中，与未修饰的肿瘤细胞相比，无论是线性还是支化含糖聚合物修饰的肿瘤细胞均能更好地促进DC成熟。令人意外的是，低支化含糖聚合物修饰的肿瘤细胞表现出更好的免疫刺激活性。（图3）这表明，在表面糖聚物改性的全细胞疫苗中，低支化含糖聚合物可能更适合作为免疫佐剂，以增强肿瘤细胞的免疫原性。
图3. （a）线性和支化含糖聚合物修饰的肿瘤细胞在共培养 48 小时后对DC成熟的影响示意图。(b）流式细胞仪数据显示表达 CD86 和 CD80 的细胞百分比。（c）流式细胞仪分析 CD86 和 CD80 的共同表达。“B16-OVA15 treated with A-1-M” 中的下标15表示六孔板中与DC共同培养的改良B16-OVA细胞的密度为 15 ×104 个细胞/孔。“B16-OVA30 treated with A-1-M”中的下标30表示六孔板中的改良B16-OVA细胞与DC共培养的密度为30×104个细胞/孔，其他下标相同的名称含义相似。(“blank”指未经处理的细胞。误差条代表标准偏差（±S.D.），n=3，ns > 0.05，*p < 0.05，**p < 0.01，****p < 0.0001)
总结与展望
这项研究介绍了一种合成梯度支化含糖聚合物的简便方法，强调了低支化梯度含糖聚合物作为高效免疫治疗佐剂的潜力。研究发现，低支化度（DB<15%）的梯度含糖聚合物在促进树突状细胞（DC）成熟方面表现出显著优势。将低支化梯度含糖聚合物应用于肿瘤细胞表面修饰，能显著增强肿瘤细胞的免疫原性，为全细胞癌症疫苗的开发提供了新的候选材料。在未来的研究中，其在体内环境中的应用有待深入探讨，另外与其他免疫治疗手段（如免疫检查点阻断、过继性T细胞治疗）联合应用，有望开发出更有效的肿瘤免疫治疗策略。
通讯作者信息
陈高健：苏州大学材料与化学化工学部研究员，博士生导师，中国化学会高级会员，英国皇家化学会会士。作为负责人主持多项国家及省部级科研项目，已发表SCI学术论文一百余篇，被引用四千余次，研究领域为（含糖）生物大分子材料的设计与合成，主要关注含糖聚合物、活模板原位聚合、细胞表面糖基化工程、合成抗体高分子材料、含糖疫苗佐剂。
陈红：苏州大学材料与化学化工学部教授，国家杰出青年科学基金获得者，英国皇家化学会会士，国际生物材料科学与工程学会联合会终身荣誉会士，中国生物材料学会会士，Colloids and Surfaces B: Biointerfaces编辑。主持和承担包括国家自然科学基金重点项目、重大国际合作项目、科技部重点研发计划课题等在内的数十余项国家级项目。发表国际期刊论文两百余篇。研究领域：生物医用高分子材料的表面改性与功能化；蛋白质、细胞与材料表面的相互作用；血液相容性材料；生物检测材料；干细胞分化诱导材料；细胞改造及肿瘤免疫治疗。
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Biomacromolecules 2024, ASAP
Publication Date: November 13, 2024
https://doi.org/10.1021/acs.biomac.4c01230
© 2024 American Chemical Society
Editor-in-Chief
Sébastien Lecommandoux
University of Bordeaux
Biomacromolecules为高分子科学和生物学交叉学科的前沿研究提供了一个世界领先的交流平台。所接收的稿件包含大分子设计、合成和表征，或高分子材料在生物学和医学中的应用等领域具有极强的新颖性及创新性。
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