哈佛大學David J. Mooney Acc. Chem. Res.:生物材料在免疫調節中的用途

【引言】

免疫系統的主要功能是檢測來自外來入侵者，組織損傷或癌癥的威脅，并提出應對措施，以解決威脅，恢復體內平衡并提供免疫記憶以防止第二次攻擊。我們對免疫系統的日益了解為調節針對感染，癌癥和自身免疫的免疫反應開辟了許多途徑。然而，用于免疫調節的試劑傳統上已通過推注注射全身給藥，通過破壞非靶位點的穩態而導致意想不到的后果。因此，分別推注免疫激活劑和免疫抑制劑可導致全身性過度激活和過度激活。可以將大型生物材料支架放置在預期的目標部位上，以提供免疫調節劑的局部控制釋放，并控制局部免疫細胞的運動和功能，從而有可能最大程度地提高治療功效并限制全身性暴露。這些糞便已發現可用于癌癥免疫治療領域，尤其是原位癌癥疫苗接種，在這些疫苗中，諸如粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）等因子的受控釋放以及腫瘤抗原和危險信號的局部表達導致募集未成熟樹突狀細胞的生長，并促進其活化和抗原呈遞。這些細胞最終遷移到次級淋巴器官中，在那里它們引發腫瘤特異性T細胞以清除下游腫瘤。糞便也可用于過繼性T細胞治療中，以在體外產生大量有效的抗原特異性T細胞或嵌合抗原受體（CAR）T細胞，以隨后遞送給患者。大型生物材料支架在癌癥免疫治療之外也發現了實用性，并且已經開發出通過調節性T細胞誘導來提高免疫耐受性并加速組織再生。這些大型生物材料支架的設計考慮了它們的生物相容性，生物降解性，輸送方式，孔隙率以及治療性貨物釋放的動力學。因此，已開發出許多制造生物材料支架的方法，旨在調節這些參數以獲得所需的治療效果。

【成果簡介】

哈佛大學的David J. Mooney在這篇綜述中討論使用生物材料腳手架作為免疫調節的環境，并將著重于（1）已用于制造各種生物材料系統的方法，這些系統被用作免疫調節的環境，以及（2）這些生物材料系統如何用于調節免疫響應，特別是在癌癥免疫治療領域，作者將討論大規模生物材料支架在原位疫苗接種和體外T細胞擴增中的作用。作者還將簡要介紹生物材料支架在癌癥以外的用途，并從耐受性和組織再生中汲取實例。該成果以題為“Biomaterials as Local Niches for Immunomodulation”發表在Acc. Chem.?Res.上。

【圖文導讀】

圖1.PLG制造過程

圖2.造孔凝膠的制備

（a）可降解藻酸鹽是通過分別用NaIO4和NaBH4氧化和還原未修飾的藻酸鹽以形成伯醇而合成的

（b）形成孔的凝膠是通過首先將可降解藻酸鹽的小液滴交聯形成致孔劑而制成的

圖3.點擊修飾的藻酸鹽冷凍凝膠的合成

圖4.MSR制造

（a）水溶液中的P123自發組裝成六角棒狀膠束

（b）當將吸收了生物活性劑的MSRs用生理鹽水載體注入體內時，它們會自發地形成大孔結構，因為流體逐漸消失，高縱橫比的MSRs塌陷成松散的結構

圖5.用于疫苗接種的生物材料

圖6.用于耐受性的生物材料

圖7.用于T細胞再生的生物材料

【小結】

使用生物材料可以進行免疫調節，從而可以控制和局部釋放免疫調節劑，從而最大程度地提高治療效果并最小化全身暴露。這些生物材料支架可以通過釋放局部作用于特定組織的藥物或通過募集感興趣的細胞類型，調節這些細胞并使細胞釋放進入全身循環而發揮局部和全身作用。盡管使用生物材料支架進行免疫調節有望成為一種有效的免疫調節方式，但該策略仍有許多方面尚待充分探索。盡管迄今為止開發的大多數系統都依賴于基于擴散的活性劑釋放控制，但刺激響應性生物材料仍可以更精確地控制免疫調節劑釋放和多種試劑的交錯釋放。另外，用于原位疫苗接種和耐受性的生物材料支架可能受益于對器械積累的APC亞型的更多控制。迄今為止，很少有系統可以直接在體內激活和擴增T細胞，但是這些系統有可能繞過過繼T細胞療法中體外T細胞制造的需求，并增加了體內T細胞的持久性。使用生物材料支架進行聯合免疫治療還可能產生協同效益并增強治療效果。

文獻鏈接：Biomaterials as Local Niches for Immunomodulation. Acc. Chem.?Res., 2020, DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00341

本文由材料人學術組tt供稿，材料牛整理編輯。 ?