上海九院郝永强等AFM｜3D打印复合光热支架可抑制乳腺癌向骨生长/转移并加速成骨

来源：上普生物

近期，上海九院郝永强教授，上海大学陈雨、Luodan Yu等联合在 Advance Functional Materials期刊上发表了“Combinatorial Photothermal 3DPrinting Scaffold and Checkpoint Blockade Inhibits Growth/Metastasis of Breast Cancer to Bone and Accelerates Osteogenesis”的文章。

摘要：癌症转移是癌症高死亡率的主要原因。当前乳腺癌骨转移的治疗方式主要是破坏性的，这促使多功能生物材料的工程化，不仅有效消除了原发/转移性肿瘤，而且还增强了骨组织的再生。本文设计并构建了一种免疫佐剂（R837）和碳化铌（Nb2C）MXene修饰的3D打印生物可降解支架（BG @ NbSiR），以有效治疗乳腺癌的骨转移。经过工程设计的BG @ NbSiR支架可以与检查点封锁免疫疗法协同作用，从而根除原发性肿瘤，激活免疫应答，抑制转移，防止肿瘤复发（长期免疫记忆）并加速成骨，这在多个体内鼠模型中均得到证实。特别是，采用单细胞测序（scRNA-seq）进一步确定了对基于BG @ NbSiR支架的光疗加检查点封锁联合免疫疗法的关键因素。在肿瘤生物学（包括拷贝数变异）和免疫应答中都鉴定了几个基因功能性术语，它们从单细胞转录组的角度进一步揭示了潜在的治疗机制。这项工作不仅证明了BG @ NbSiR支架基疗法治疗乳腺癌骨转移的潜在临床应用潜力，而且还为基于单细胞基因组的多功能组织工程生物材料的设计和构建提供了独特的途径。

在这项工作中，通过将装载R837的Nb2C @ Si NSs整合到3D打印BG支架上以征服乳腺癌的骨转移，设计和制造了一个基于多功能BG @ NbSiR支架的治疗平台。如此设计的逐步治疗策略是基于显着的R837负载Nb2C @ Si NSs的光热和免疫激活特性以及Nb2C @ SiR NSs和BG支架的成骨性能。由于转移是全身性发生的，为了有效治疗乳腺癌的骨转移，因此已做出重大努力来激活针对乳腺癌的整个免疫系统。结合PD-L1检查点封锁，它可以通过诱导DC募集/成熟和CTL在肿瘤部位的浸润来唤醒免疫系统，消除原发性和转移性肿瘤（远处，肺和骨转移），从而保护身体从乳腺癌的骨转移。特别是，这种联合疗法刺激宿主建立牢固的长期免疫记忆，从而为乳腺癌（包括乳腺癌的骨转移）提供长期保护。同时，BG @ NbSiR支架的可生物降解产物也促进了以下骨再生过程。从机械上讲，单细胞转录组方法进一步证明了联合治疗可影响肿瘤生物学和免疫反应，下调肿瘤CNV水平并抑制癌症干细胞减轻癌症负担的潜在机制。scRNA-seq的结果与在体内外观察到的表型相互验证。旨在探索更有效的乳腺癌骨转移治疗方法，这项工作中报道的工程多功能BG @ NbSiR支架有望克服几个关键问题，并在诊所获得更多收益。首先，基于对转移本质的进一步了解，研究者将付出更多的努力来触发针对转移性肿瘤的全身免疫反应，同时平衡有效消除原发性肿瘤部位。其次，PTT消融后由肿瘤碎片产生的“肿瘤疫苗”提供了广泛的肿瘤相关抗原，这优于只能提供特定蛋白质/肽作为抗原的常规癌症疫苗。第三，这项工作中报告的策略可以在原位产生类似疫苗的功能，与其他策略一样，这可以避免将肿瘤病原体重新注入患者的伦理问题。进一步的机制研究将进一步促进更有效的材料介导的肿瘤疫苗的开发。鉴于良好的生物安全性，高的消除肿瘤功效，长期的免疫记忆保护功能以及深刻的成骨性能，已开发的BG @ NbSiR-scaffold-基于PTT的抗PD-L1抗体在未来的临床翻译中具有治疗乳腺癌骨转移的广阔前景。

参考文献

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