新型铁蛋白-核酸递送系统增强肿瘤免疫治疗

2022年7月26日，中国科学院生物物理研究所阎锡蕴院士、范克龙研究员团队在Nano Today期刊发表了题为“Constructing a nanocage-based universal carrier for delivering TLR-activating nucleic acids to enhance antitumor immunotherapy”的研究。该研究基于对铁蛋白结构的分析，选择性对铁蛋白内表面负电氨基酸进行正电突变，构建了内腔正电的载核酸铁蛋白载体。该新型铁蛋白载体实现了对Toll样受体核酸配体的有效装载，并且有效增强了抗肿瘤免疫治疗。

目前，研究人员已开发出多种核酸载体，但这些载体材料潜在的安全性问题令人担忧。为了解决天然铁蛋白负电性对核酸装载的限制，相关研究尝试对铁蛋白进行正电修饰以提高其核酸亲和力。但是，铁蛋白外表面改造存在引发免疫原性的风险，而内表面融合正电肽存在占据内腔空间进而降低核酸装载量的问题。

鉴于此，研究团队基于铁蛋白结构分析，通过基因工程设计，以点突变的方式针对性将位于铁蛋白内表面的负电氨基酸替换为正电氨基酸，构建了一系列具有不同突变位点和数目的内腔正电铁蛋白。随后，通过核酸装载能力的系统性评估，从中优选具有高稳定性和核酸装载能力的铁蛋白突变体（E61KE64RE140KE147K）作为核酸载体。实验结果表明，该铁蛋白载体对不同类型 TLR（TLR3、TLR78和 TLR9）核酸配体都表现出普适且高效的装载能力，显著改善TLR核酸配体的体内外递送效率，实现高效的细胞摄取、特异的胞内定位和增强的免疫激活作用。

此外，铁蛋白载体独特的笼状空间结构为多功能免疫治疗提供了一体化平台。在铁蛋白载体内部装载TLR9核酸配体CpG作为免疫佐剂的基础上，研究人员进一步在其外表面用化学偶联光动力光敏剂二氢卟吩作为肿瘤免疫原性死亡的诱导剂以实现协同免疫。

在荷瘤小鼠模型中，基于铁蛋白载体的免疫联合治疗有效激活了系统性抗肿瘤免疫响应，显著抑制了双侧瘤生长及远端转移的发生。更重要的是，铁蛋白载体在体内外都表现出良好的生物安全性。