上海九院郝永強等AFM｜3D打印復合光熱支架可抑制乳腺癌向骨生長/轉移并加速成骨

來源：上普生物

近期，上海九院郝永強教授，上海大學陳雨、Luodan Yu等聯(lián)合在 Advance Functional Materials期刊上發(fā)表了“Combinatorial Photothermal 3DPrinting Scaffold and Checkpoint Blockade Inhibits Growth/Metastasis of Breast Cancer to Bone and Accelerates Osteogenesis”的文章。

摘要：癌癥轉移是癌癥高死亡率的主要原因。當前乳腺癌骨轉移的治療方式主要是破壞性的，這促使多功能生物材料的工程化，不僅有效消除了原發(fā)/轉移性腫瘤，而且還增強了骨組織的再生。本文設計并構建了一種免疫佐劑（R837）和碳化鈮（Nb2C）MXene修飾的3D打印生物可降解支架（BG @ NbSiR），以有效治療乳腺癌的骨轉移。經(jīng)過工程設計的BG @ NbSiR支架可以與檢查點封鎖免疫療法協(xié)同作用，從而根除原發(fā)性腫瘤，激活免疫應答，抑制轉移，防止腫瘤復發(fā)（長期免疫記憶）并加速成骨，這在多個體內鼠模型中均得到證實。特別是，采用單細胞測序（scRNA-seq）進一步確定了對基于BG @ NbSiR支架的光療加檢查點封鎖聯(lián)合免疫療法的關鍵因素。在腫瘤生物學（包括拷貝數(shù)變異）和免疫應答中都鑒定了幾個基因功能性術語，它們從單細胞轉錄組的角度進一步揭示了潛在的治療機制。這項工作不僅證明了BG @ NbSiR支架基療法治療乳腺癌骨轉移的潛在臨床應用潛力，而且還為基于單細胞基因組的多功能組織工程生物材料的設計和構建提供了獨特的途徑。

在這項工作中，通過將裝載R837的Nb2C @ Si NSs整合到3D打印BG支架上以征服乳腺癌的骨轉移，設計和制造了一個基于多功能BG @ NbSiR支架的治療平臺。如此設計的逐步治療策略是基于顯著的R837負載Nb2C @ Si NSs的光熱和免疫激活特性以及Nb2C @ SiR NSs和BG支架的成骨性能。由于轉移是全身性發(fā)生的，為了有效治療乳腺癌的骨轉移，因此已做出重大努力來激活針對乳腺癌的整個免疫系統(tǒng)。結合PD-L1檢查點封鎖，它可以通過誘導DC募集/成熟和CTL在腫瘤部位的浸潤來喚醒免疫系統(tǒng)，消除原發(fā)性和轉移性腫瘤（遠處，肺和骨轉移），從而保護身體從乳腺癌的骨轉移。特別是，這種聯(lián)合療法刺激宿主建立牢固的長期免疫記憶，從而為乳腺癌（包括乳腺癌的骨轉移）提供長期保護。同時，BG @ NbSiR支架的可生物降解產物也促進了以下骨再生過程。從機械上講，單細胞轉錄組方法進一步證明了聯(lián)合治療可影響腫瘤生物學和免疫反應，下調腫瘤CNV水平并抑制癌癥干細胞減輕癌癥負擔的潛在機制。scRNA-seq的結果與在體內外觀察到的表型相互驗證。旨在探索更有效的乳腺癌骨轉移治療方法，這項工作中報道的工程多功能BG @ NbSiR支架有望克服幾個關鍵問題，并在診所獲得更多收益。首先，基于對轉移本質的進一步了解，研究者將付出更多的努力來觸發(fā)針對轉移性腫瘤的全身免疫反應，同時平衡有效消除原發(fā)性腫瘤部位。其次，PTT消融后由腫瘤碎片產生的“腫瘤疫苗”提供了廣泛的腫瘤相關抗原，這優(yōu)于只能提供特定蛋白質/肽作為抗原的常規(guī)癌癥疫苗。第三，這項工作中報告的策略可以在原位產生類似疫苗的功能，與其他策略一樣，這可以避免將腫瘤病原體重新注入患者的倫理問題。進一步的機制研究將進一步促進更有效的材料介導的腫瘤疫苗的開發(fā)。鑒于良好的生物安全性，高的消除腫瘤功效，長期的免疫記憶保護功能以及深刻的成骨性能，已開發(fā)的BG @ NbSiR-scaffold-基于PTT的抗PD-L1抗體在未來的臨床翻譯中具有治療乳腺癌骨轉移的廣闊前景。

參考文獻

Chao He, et al. Combinatorial Photothermal 3DPrinting Scaffold and Checkpoint Blockade Inhibits Growth/Metastasis of Breast Cancer to Bone and Accelerates Osteogenesis. Adv. Funct. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202006214