疫苗在预防和控制二十多种由细菌和病毒引起的致命性疾病方面起到了关键作用，通过激发人体免疫系统产生抗体，疫苗在全球范围内挽救了无数生命。特别是在COVID-19疫情期间，疫苗接种的重要性更加凸显。利用脂质纳米颗粒技术的mRNA疫苗的成功，为纳米技术在疫苗研发中的应用开辟了广阔的前景。
基于此，科学家和临床医生正在加速推进癌症疫苗的开发，这是一种具有高度特异性的主动免疫疗法。癌症疫苗通过增强自身免疫系统识别和摧毁肿瘤细胞的能力，来清除恶性肿瘤。这类疫苗大致分为预防性和治疗性两类，其有效性依赖于激活特异性T细胞，这是摧毁肿瘤细胞的关键因素。
以往的研究表明，纳米疫苗极大地提高了抗原递送效率，增强了预防和治疗效果。将纳米技术引入癌症疫苗的研发，为提升免疫系统对癌细胞的响应提供了一个颇具潜力的解决方案。
近日，来自浙江理工大学的研究者们在J Control Release杂志上发表了题为“Nitroxide radical conjugated ovalbumin theranostic nanosystem for enhanced dendritic cell-based immunotherapy and T1-magnetic resonance imaging”的文章，该研究介绍了一种利用无金属纳米系统作为肿瘤疫苗的创新方法，特别强调了其在黑色素瘤治疗上的革命性潜力。
研究中使用的有机氮氧化物，尤其是4-羧基TEMP，与壳聚糖（CS）结合，形成了一种新型纳米复合材料——CS-TEMPO-OVA纳米疫苗。这种组合不仅提升了TEMPO的生物相容性，延长了其在体内的循环时间，还在MRI技术中与传统钆基造影剂形成了鲜明对比，解决了安全问题。
这里简单地介绍一下，众所周知，准确的早期诊断和治疗对于控制肿瘤转移和降低死亡率至关重要。磁共振成像（MRI）利用强磁场和射频脉冲，通过检测原子核的运动来生成信号，对于早期诊断极为重要。外用造影剂（CAs）用于增强正常与病灶组织的对比度。有机造影剂易于全身或局部给药，并通过传统的水相弛豫机制产生MRI信号，使其在临床应用中具有前景。然而，有机CAs有着还原速度慢、水分散性低以及弛豫性能差等问题。这些问题可以通过使用壳聚糖等天然聚合物修饰表面得以解决，从而延长循环时间和提高生物相容性与组织选择性。
CS-TEMPO-OVA纳米疫苗在细胞和类器官模型中显示出了良好的生物相容性，能够有效激活骨髓来源的树突状细胞（BMDCs），进而促进T细胞的成熟与活化，最终产生大量的细胞因子。这些纳米疫苗兼具治疗和预防功能，通过诱导免疫反应，激活细胞毒性T细胞，促进巨噬细胞向M1型极化，从而有效抑制小鼠模型中的黑色素瘤生长并提高生存率。
CS-TEMPO-OVA的组装
与αPD-1联合使用时，CS-TEMPO-OVA纳米疫苗能显著增加肿瘤内部的细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）浸润，触发强烈的全身抗肿瘤反应，有效阻止肿瘤转移。这些纳米疫苗在控制原发性（皮下）和转移性B16OVA肿瘤方面展示了显著的疗效。此外，这些纳米疫苗可通过静脉或肌肉注射给药，两种途径均能有效增强肿瘤组织的MRI T1对比度。
利用ova负载的CS-TEMPO纳米疫苗开发用于T1-MR成像和癌症免疫治疗的无金属有机治疗系统的基本概念示意图
综上所述，CS-TEMPO-OVA纳米疫苗的成功开发表明其在预防和治疗肿瘤发生与生长方面具有巨大潜力。壳聚糖增强了氮氧化物（TEMPO）的生物相容性，延长了其在体内的循环时间，使其适用于MRI。结合卵清蛋白后，这些纳米疫苗获得了免疫治疗能力，并在细胞模型和小鼠肝细胞类器官中表现出优异的生物相容性，促进了抗原摄取，增强了免疫反应。这项研究为纳米疫苗在临床诊断和治疗中的综合应用提供了宝贵的见解，标志着癌症研究和患者护理的重大进步。
参考文献：
Yike Hou et al. Nitroxide radical conjugated ovalbumin theranostic nanosystem for enhanced dendritic cell-based immunotherapy and T1-magnetic resonance imaging. J Control Release. 2024 Jul 29:373:547-563. doi: 10.1016/j.jconrel.2024.07.050.