2015年5月14日 訊 /生物谷BIOON/ --癌症免疫療法是目前臨床癌症治療中的新型潮流。FDA最近批准了針對轉移性前列腺癌的樹突狀細胞免疫療法以及利用免疫抑制阻斷型抗體PD-1，CTLA-4的免疫檢查點療法。儘管有這些突破，目前的癌症免疫療法還是存在諸多限制。比如腫瘤疫苗釋放效率低下，腫瘤組織特異性抗原的交叉呈遞受阻，一系列的免疫抑制性細胞因子的作用，等等。
先天免疫是抗腫瘤免疫的重要組成部分，因此介導先天免疫與後天免疫的信號分子能夠作為抗癌的治療靶點。樹突狀細胞（DC）是一類專門進行抗原呈遞的細胞類型。在交叉呈遞反應中，MHC-I的抗原在胞內體中進行加工，並通過外界的先天免疫信號激活胞內的TAP蛋白，使得MHC-I與抗原複合體形成。之前的研究大多集中在可溶性的抗原，對於顆粒狀的抗原物質其交叉呈遞的機制是否如此並不清楚。
顆粒狀物質作為佐劑具有天然的優勢：剛性的形狀與大小能夠增強其攜帶抗原的免疫原性，能夠更特異地針對某一特定部位的細胞類群，並且能夠保護抗原在胞外免受酶解。扁平的可透性微小矽顆粒（PSM）就是典型的代表。
在最近的一項研究中，來自美國休斯敦Methodist研究所的Haifa Shen課題組在《cell reports》上發表了一篇文章，介紹了PSM作為癌症疫苗佐劑對DC激活的機制。
首先，作者利用PSM包裹了帶有螢光標記（FITC）的OVA抗原，然後在體外與DC細胞系共孵育。結果顯示，在極短的時間內（30分鐘），這些顆粒複合物能夠充分被DC所吞噬。加入吞噬抑制劑cytochalasin D或者大胞飲抑制劑amiloride後，內吞的效率明顯下降。這說明吞噬以及大胞飲都參與了細胞內吞PSM的過程。
之後，作者檢測了DC對PSM包裹的OVA或者可溶性的OVA抗原的交叉呈遞效率。他們通過將PSM複合體或可溶性OVA刺激過的DC與天然的CD8+T細胞（只能被MHC-I識別並激活）共同孵育，並比較了最終的CD8+ T細胞的激活程度。結果顯示，PSM包裹的OVA抗原相比於可溶性的OVA能夠使T細胞產生更多的IL-2。
接下來，作者觀察了PSM在被細胞吞噬後在胞內的移動情況。通過成像的手段，他們發現PSM集中在早期的內吞小體（early endosome），而極少機率出現在晚期內吞小體（late endosome）或回收內吞小體（recycling endosome）中。而與此不同，可溶性的OVA抗原在進入細胞後會快速降解，螢光信號逐漸消失。作者之後分別用蛋白酶體抑制劑MG-132與epoxomicin，溶酶體抑制劑leupeptin進行幹預。結果顯示：對於可溶性抗原，蛋白酶體抑制劑能夠抑制其交叉呈遞，然而對於PSM抗原，溶酶體抑制劑與蛋白酶體抑制劑均能夠抑制。之後作者通過TAP敲除小鼠證明了PSM抗原的交叉呈遞是經典的信號通路。通過利用特異性識別OVA-MHC-I抗原複合體的抗體進行標記，作者發現經過PSM刺激後的DC表面表達更多的抗原複合體蛋白。
通過轉錄水平的分析，作者發現PSM抗原刺激相比於可溶性抗原刺激並不能提高炎性因子的表達水平，也不能促進DC的成熟（CD86，CD80的表達）。那麼是什麼原因使得DC交叉呈遞的水平提高了呢？進一步分析，作者發現PSM的刺激能夠提高DC表達I型幹擾素的水平。之前的文章已經報導過I型幹擾素能夠促進交叉呈遞與CD8+T細胞的活化。這與作者的預期相符。
通過遺傳手段分析不同缺失突變的小鼠，作者發現該I型幹擾素的上升依賴於先天免疫的關鍵蛋白分子TIRF與MAVS。
最後，作者通過體內實驗證明PSM包裹的抗腫瘤疫苗能夠明顯抑制小鼠乳腺腫瘤的生長。以上事實證明了PSM是一類潛在的抗腫瘤疫苗佐劑。（生物谷Bioon.com）
PMC:
PMID：
Porous Silicon Microparticle Potentiates Anti-Tumor Immunity by Enhancing Cross-Presentation and Inducing Type I Interferon Response
Xiaojun Xia, Junhua Mai, Rong Xu8, Jorge Enrique Tovar Perez, Maria L. Guevara, Qi Shen, Chaofeng Mu, Hui-Ying Tung, David B. Corry, Scott E. Evans, Xuewu Liu, Mauro Ferrari, Zhiqiang Zhang, Xian Chang Li, Rong-fu Wang, Haifa Shen
Micro- and nanometer-size particles have become popular candidates for cancer vaccine adjuvants. However, the mechanism by which such particles enhance immune responses remains unclear. Here, we report a porous silicon microparticle (PSM)-based cancer vaccine that greatly enhances cross-presentation and activates type I interferon (IFN-I) response in dendritic cells (DCs). PSM-loaded antigen exhibited prolonged early endosome localization and enhanced cross-presentation through both proteasome- and lysosome-dependent pathways. Phagocytosis of PSM by DCs induced IFN-I responses through a TRIF- and MAVS-dependent pathway. DCs primed with PSM-loaded HER2 antigen produced robust CD8 T cell-dependent anti-tumor immunity in mice bearing HER2+ mammary gland tumors. Importantly, this vaccination activated the tumor immune microenvironment with elevated levels of intra-tumor IFN-I and MHCII expression, abundant CD11c+ DC infiltration, and tumor-specific cytotoxic T cell responses. These findings highlight the potential of PSM as an immune adjuvant to potentiate DC-based cancer immunotherapy.