基于无创、易于操作的近红外(NIR)激光照射，中国科学院过程工程研究所(IPE)和中国科学院大学(UCAS)的研究人员开发了一种灵活有效的“按需”全肿瘤细胞疫苗(TCV)设计。这项研究发表在7月26日的《Nature Communications》上。

这个概念包括将光热纳米粒子装入肿瘤细胞，用近红外激光照射它们，收集并杀死肿瘤细胞以制备TCV，然后将疫苗注射到个体中。单次注射后，对接种部位进行额外的近红外照射。

TCV中的纳米颗粒对近红外辐射的反应是变成热疗，从而增强免疫反应。这种按需增强免疫反应有助于有效抑制肿瘤生长。

肿瘤疫苗长期以来一直被认为是癌症免疫治疗的有前途的工具，因为它们利用人体的免疫系统来对抗肿瘤细胞。

然而，在肿瘤疫苗中，TCV是独特的，因为它们包含患者自身肿瘤细胞中的所有抗原，而不仅仅是一组选择。因此，TCVs可能更容易诱导患者的免疫反应，因为它们比普通肿瘤疫苗对更广泛的抗原产生反应。

为了提高灭活肿瘤细胞在疫苗中的免疫原性，佐剂相关的方法一直在探索。然而，大多数方法都涉及复杂且耗时的过程。TCV的另一个挑战是需要多次给药以及缺乏个性化的治疗方案。

针对这些缺陷，研究人员一直渴望开发有效的单剂量TCVs，以便按需增强免疫反应，以匹配个体患者的异质免疫反应。

“在这项研究中，我们开发了一种TCV，它支持单次注射-多次照射策略，以按需操纵局部免疫反应，”该论文的第一作者Meng Jiaqi说。

在制备疫苗的过程中，研究人员首先将光热纳米颗粒装入肿瘤细胞。随后，近红外激光照射诱导肿瘤细胞过表达热休克蛋白(HSPs)作为内源性佐剂。

然后在制备疫苗(TCV)之前，通过冻融过程将肿瘤细胞灭活。

在单次接种后，研究人员在接种部位应用近红外激光照射，从而产生局部诱导的轻度炎症。这促进了树突状细胞的募集、激活和呈递，然后激活淋巴结中的T细胞，进行后续的肿瘤细胞杀伤。

中国科学院的田志远教授指出，非常低功率的近红外激光照射可以产生“足够的”局部热疗来促进这种炎症过程。

“为了监测肿瘤生长速率，我们提出了一个指标——肿瘤生长速率波动(FTGR)，”IPE的Ma Guanghui教授说。“FTGR可以通过在接种部位重复的近红外激光照射，为合理的按需增强免疫反应提供标准。”

研究人员利用各种来源于肿瘤细胞系(包括三阴性乳腺癌、结肠癌、肺癌和胰腺癌)的小鼠异种移植模型，以及来自胰腺癌患者的具有人源化免疫系统的小鼠模型，证明了这种按需TCV策略的有效性。

“按需TCV策略显示出良好的灵活性和强大的治疗效果，尽管目前处于临床前研究阶段，但它在未来的临床应用中具有巨大的潜力，”IPE的Wei Wei教授说。