纳米免疫调节登上2021年Nature Nanotechnology首期封面！

NanoLabs

2021-01-18

免疫调节，即调节免疫系统对外源性和内源性危险刺激的反应方式，这代表了纳米医学研究的一个新兴领域。然而，免疫系统运作的复杂性令人震惊的。复杂的细胞类型和亚型网络指导着免疫系统先天性和适应性的协调作用。它们通过不同的信号分子协调对危险信号的反应，并在健康情况下抑制对自身免疫疾病中产生的自身抗原的异常反应。

因此，纳米免疫调节的可能性是多种多样的，挑战也是如此。鉴于此，Nature Nanotechnology期刊以社论的形式针对近期这一火热的主题略评一二，并作为一期特刊和2021年首期封面。

免疫耐受

首先介绍的是上个月21号发表的综述，莫纳什大学Cifuentes-Rius等人重点关注针对树突状细胞（DC）诱导免疫耐受的纳米技术方法。作为先天免疫系统和适应性免疫系统之间的接触点，DC是一类异质的抗原呈递细胞，在维持免疫力和耐受力之间的微妙平衡方面发挥着重要作用。耐受性免疫疗法试图通过DC重编程诱导自我耐受。

传统上，这是在从患者分离的细胞中离体实现的，首先将其培养在诱导耐受性表型的培养基中，然后再注入体内。合理设计的纳米粒子可能会允许在体内进行DC重编程。作者描述了在动物模型中产生致耐受性反应的不同途径，及其在器官移植以及糖尿病和多发性硬化症治疗中的可能的临床应用、以及相关的挑战。

过继性T细胞疗法

T细胞是另一类主要的免疫细胞，对肿瘤免疫治疗具有特殊意义。像树突状细胞一样，它们可以从患者的血液中提取、修饰、扩增并重新注射到体内，杀死肿瘤细胞，这一过程被称为过继性T细胞疗法（ACT）。

ACT具有巨大的转化潜力，美国FDA在2017年和2020年批准了三种嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法。然而，一些瓶颈阻碍了其广泛应用，如T细胞体外扩增不足、向靶肿瘤的转运难、肿瘤部位T细胞衰竭以及癌细胞靶向抗原缺失等。

在近期的一篇综述中，宾夕法尼亚大学Michael J. Mitchell等人讨论了纳米医学为克服这些问题提供的解决方案，纳米医学在治疗实体瘤方面潜在应用的优势，以及纳米医学在T细胞免疫治疗临床应用中尚待解决的问题。

图|用于体内T细胞扩增的纳米材料

临床挑战

此外，在另一篇观点文章中，德克萨斯大学Betty Y. S. Kim、Wen Jiang等人讨论了将免疫肿瘤学纳米医学结果从临床前转化为临床挑战。纳米材料可以改善免疫疗法的结果，同时减少其副作用，但其成功最终取决于免疫系统的杀肿瘤能力。因此，在设计临床前实验时，至关重要的是要考虑可能影响免疫系统反应的不同变量，以使临床前结果与临床结果保持一致。

肿瘤分子异质性，微生物群，性别差异，免疫衰老，假进展和全身毒性，都是混杂因素，可能会阻碍纳米免疫医学在临床上的发展。作者们为解决这些因素而提出了一些建议，即密切关注用于临床前研究的动物模型、改善病情报告和扩大毒性分析。

图|与年龄有关的免疫系统变化

辅助传染病疫苗的开发

在另一篇综述中，佐治亚理工学院Ankur Singh等人绕开治疗，概述了纳米技术如何帮助开发针对传染病的疫苗。纳米疫苗可以克服进入淋巴系统的障碍，并通过不同的机制到达淋巴结的B细胞滤泡。在那里，他们可以将抗原呈递给B细胞，促进其成熟并最终分化为长时效的分泌抗体的血浆B细胞和记忆B细胞，从而防止再次感染。

他们回顾了在动物模型中产生有效纳米疫苗的生物工程策略，并分析了该领域当前的挑战，即：

1）微生物组对纳米疫苗功效的影响；

2）次优抗体反应可能导致疾病的抗体依赖性加重；

3）如何设计能引起广泛中和艾滋病毒和流感抗体的纳米疫苗；

4）如何解释病毒突变；

5）以及如何扩大纳米疫苗的生产规模。

图|纳米疫苗如何诱导高亲和力抗体反应

小结

本期特刊仅展示了纳米免疫工程领域中正在进行的一些研究。除了为改善癌症免疫疗法而开发的多种策略外，慢性炎性疾病（如动脉粥样硬化）也可以从纳米免疫疗法中受益。此外，最近在临床前模型中已采用使用覆盖有白细胞衍生膜的纳米颗粒的仿生策略来减轻严重的炎症状况。最后，纳米材料具有独特的可调节特性和在特定空间排列中组织表面表位的可能性，可用于探索免疫学的基本方面，提供免疫系统如何识别病原体上特定危险信号以及免疫细胞如何相互作用的见解。这些结果将反过来为未来的生物工程应用做出贡献。

参考来源：

Nano-enabled immunomodulation. Nat. Nanotechnol. 16, 1 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00842-8