【COF光动力疗法】用于癌症免疫治疗的共价有机框架触发诱导的三级淋巴结构形成

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摘要：
香港科技大学林荣业、唐本忠和武汉大学孙志军老师等报道的本篇文章（Nat Commun 2025, 16, 44 ）中探讨了共价有机框架（COF）在诱导肿瘤组织中三级淋巴结构（TLS）形成中的应用，以提高癌症免疫治疗的效果。研究发现，COF通过促进细胞因子的过度分泌，促进T细胞和B细胞的成熟、增殖和迁移，从而触发TLS的形成。在MC38和4MOSC1肿瘤模型中验证了COF介导的光疗诱导TLS形成的疗效，并观察到COF介导的光疗与αCTLA-4联合使用时，对原发和远处肿瘤的消除效果显著，同时抑制了肿瘤复发。

研究背景：
1. 在癌症免疫治疗中，三级淋巴结构（TLS）的形成被认为可以增强免疫反应，但目前缺乏有效的策略来诱导TLS的形成，限制了免疫检查点阻断（ICB）治疗的响应率。
2. 以往的研究主要集中在通过化学因子、细胞因子、抗体和抗原呈递细胞来驱动肿瘤相关淋巴结构的形成，但基于纳米药物的TLS形成诱导剂报道较少。
3. 本文作者受到人工培育珍珠机制的启发，提出使用COF作为诱导剂来促进TLS的形成。通过电子受体和π-桥工程策略，构建了一系列具有高发射性的AIE COF基光敏剂，其中TPDA-ViBT-COF表现出优异的光动力和光热治疗性能，有效促进了TLS的形成和免疫治疗效果的提升。

实验部分：
1.AIE COFs的合成
   -实验步骤
     1. 将四胺化合物（如M-TPDA）与四醛化合物（如M-TDTA、M-BT、M-ViBT）按化学计量比混合，溶解在适当的溶剂（如1,2,4-三氯苯）中，形成均匀的前驱体溶液。
     2. 在120°C下加热反应72小时，期间不断搅拌以促进反应的完全进行。
     3. 反应完成后，将产物冷却至室温，通过离心分离出固体产物，并用适当的溶剂（如氯仿和乙酸乙酯的混合溶剂）洗涤，以去除未反应的原料和副产物。
     4. 将洗涤后的产物在100°C下干燥12小时，得到最终的AIE COFs。
   -实验结果
     - 成功合成了TPDA-TDTA-COF、TPDA-BT-COF和TPDA-ViBT-COF三种AIE COFs，其结构和形貌通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段进行了表征，确认了其晶体结构和形貌特征。
2.AIE COFs的光物理性能测试
   -实验步骤
     1. 将合成的AIE COFs配制成一定浓度的溶液，使用紫外-可见光谱仪（如Shimadzu UV-2501 PC）测量其吸收光谱，记录其最大吸收波长和吸收强度。
     2. 使用荧光光谱仪（如Horiba Jobin Yvon Fluorolog-3）测量AIE COFs的发射光谱，记录其最大发射波长和荧光强度。
     3. 通过时间分辨荧光光谱仪（如Horiba Jobin Yvon TimeMaster）测量AIE COFs的荧光寿命，计算其量子产率。
   -实验结果
     - TPDA-ViBT-COF展现出较强的红移吸收和发射，其最大吸收波长为650 nm，最大发射波长为690 nm，荧光寿命为2.33 ns，量子产率为2.33 ns，表明其具有优异的光物理性能。
3.AIE COFs的体外光疗效果测试
   -实验步骤
     1. 将AIE COFs与肿瘤细胞（如MC38细胞）共培养，使其被细胞内化。
     2. 使用660 nm激光对共培养体系进行照射，记录不同时间点下的细胞存活率和活性氧（ROS）产生情况。
     3. 通过细胞计数试剂盒（CCK-8）检测细胞存活率，使用荧光探针（如DCFH-DA）检测ROS的产生。
   -实验结果
     - TPDA-ViBT-COF在激光照射下表现出显著的光热和光动力效应，能够有效提高ROS的产生，降低肿瘤细胞的存活率，其细胞毒性在无激光照射时较低，而在激光照射下显著增强。

分析测试：
1.比表面积和孔隙结构分析：
TPDA-TDTA-COF、TPDA-BT-COF和TPDA-ViBT-COF的比表面积分别为1040 m²/g、1230 m²/g和1610 m²/g，孔径分布主要集中在2-3 nm范围内，表明TPDA-ViBT-COF具有更大的比表面积和孔隙结构，有利于药物的吸附和释放。
2.X射线光电子能谱（XPS）分析：
XPS谱图显示AIE COFs中存在C、N、O等元素，C 1s、N 1s和O 1s的结合能分别为284.8 eV、398.4 eV和531.0 eV，表明AIE COFs中存在C-N、C=O和N-H等化学键，且TPDA-ViBT-COF中N元素的含量较高，可能与其优异的光物理性能有关。
3.傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析：
FTIR谱图在1600-1700 cm⁻¹处出现C=N伸缩振动峰，在3000-3400 cm⁻¹处出现N-H伸缩振动峰，在1000-1200 cm⁻¹处出现C-O伸缩振动峰，证实了AIE COFs中亚胺键、氨基和醚键的存在，且TPDA-ViBT-COF的FTIR谱图中C=C伸缩振动峰较为明显，表明其分子结构中含有较多的双键结构，可能有助于提高其光热和光动力性能。
4.紫外-可见光谱（UV-vis）分析：
UV-vis吸收光谱显示AIE COFs在可见光区域有较强的吸收，TPDA-ViBT-COF的最大吸收波长为650 nm，吸收强度较高，表明其具有良好的光吸收性能，能够有效吸收激光能量并转化为热能和光化学能，从而发挥光疗作用。
5.热重分析（TGA）：
TGA曲线显示AIE COFs在200-500°C范围内有明显的失重过程，TPDA-ViBT-COF的分解温度约为350°C，表明其具有较好的热稳定性，在光疗过程中不易发生热分解，能够保证光疗效果的稳定性和持久性。
6.细胞内分布和定位分析：
通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察AIE COFs在肿瘤细胞内的分布情况，发现AIE COFs主要分布在细胞质中，与细胞器如溶酶体和内质网共定位，而在细胞核和线粒体中分布较少，表明AIE COFs能够被肿瘤细胞有效内化，并在细胞质中发挥作用，有利于光疗效果的发挥。

总结：
本文通过构建一系列AIE COFs，成功实现了在肿瘤组织中诱导三级淋巴结构（TLS）的形成，显著提高了癌症免疫治疗的效果。TPDA-ViBT-COF表现出优异的光动力和光热治疗性能，能够有效促进细胞因子的过度分泌，促进T细胞和B细胞的成熟、增殖和迁移，从而触发TLS的形成。在MC38和4MOSC1肿瘤模型中，TPDA-ViBT-COF介导的光疗与αCTLA-4联合使用时，对原发和远处肿瘤的消除效果显著，同时抑制了肿瘤复发。

展望：
本文的研究为癌症免疫治疗提供了新的思路和方法，具有积极的科学意义和应用前景。未来的研究可以进一步优化AIE COFs的结构和性能，探索其在不同类型肿瘤中的应用效果，并结合其他免疫调节策略，如嵌合抗原受体T细胞免疫治疗等，以提高TLS的诱导效率和免疫治疗的整体效果。此外，还可以研究AIE COFs在体内代谢和生物相容性方面的表现，为临床应用提供更全面的数据支持。

Trigger inducible tertiary lymphoid structure formation using covalent organic frameworks for cancer immunotherapy
文章作者：Liang Zhang, Boxin Zhang, Meng-Jie Zhang, Wenlang Li, Hao Li, Yantian Jiao, Qi-Chao Yang, Shuo Wang, Yuan-Tong Liu, An Song, Hai-Tao Feng, Jianwei Sun, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Ben Zhong Tang & Zhi-Jun Sun
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55430-4
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55430-4

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