在癌症治疗的漫长征程中,人们一直面临着诸多挑战。一方面,癌细胞常常会耍 “小聪明”,通过产生耐药机制,让药物治疗效果大打折扣;另一方面,免疫细胞,尤其是 T 细胞,在肿瘤微环境中就像被束缚了手脚,功能受损、增殖能力下降,无法有效地清除肿瘤细胞,这就是所谓的 T 细胞耗竭(T cell exhaustion)。此外,肿瘤浸润性细胞毒性免疫细胞数量的减少,也使得免疫系统对肿瘤的打击力量不足。
为了打破这些困境,科学家们不断探索新的治疗策略。其中,针对免疫检查点的治疗方法备受关注。免疫检查点就像是免疫系统的 “刹车”,正常情况下可以防止免疫反应过度,但在肿瘤环境中,却被癌细胞利用来逃避免疫攻击。阻断免疫检查点,就像是松开了免疫系统的 “刹车”,让免疫细胞能够重新发挥作用,攻击肿瘤细胞。然而,现有的治疗方法,如使用单克隆抗体,虽然在一定程度上取得了成功,但也存在不少问题,比如会导致血液细胞水平下降,产生不良反应,而且传统抗体的半衰期短、组织穿透性有限。

在这样的背景下,来自中国科学院福建物质结构研究所等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种新型的双特异性纳米抗体,期望能为癌症治疗带来新的突破。最终,他们成功构建了一种基于重链可变区(VH)的双特异性纳米抗体 FAP1V2,该抗体能够同时靶向程序性死亡配体 1(PD-L1)和血管内皮生长因子受体 2(VEGFR2)。研究发现,FAP1V2 不仅可以有效抑制肿瘤细胞的生长和转移,还能增强 T 细胞介导的免疫抑制作用,为肿瘤治疗提供了一种新的潜在策略。这一重要研究成果发表在《Molecular Cancer》杂志上。

研究人员在开展这项研究时,用到了多种关键技术方法。在细胞实验方面,通过转染技术将相关质粒导入细胞,利用蛋白质免疫印迹(Western blot)、免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,co-IP)等技术验证抗体的特异性和结合能力;在动物实验中,构建小鼠肿瘤模型,观察肿瘤生长和转移情况;同时,运用转录组测序技术分析基因表达变化,探究 FAP1V2 影响肿瘤细胞的分子机制 。

下面来具体看看研究结果。

  • FAP1V2 的结构与结合特性:FAP1V2 由 IL-2 信号肽、抗 PD-L1 VH 区域、EGFP、抗 VEGFR2 VH 区域和 GPI 锚组成。通过计算机模拟和分子对接分析发现,FAP1V2 与 PD-L1 和 VEGFR2 分别存在特定的氢键和静电相互作用,为其特异性结合提供了结构基础。
  • FAP1V2 在细胞中的表达与特异性:研究人员将含有 FAP1V2 基因的重组质粒转染到 HeLa 细胞中,通过 PCR、激光共聚焦显微镜(CLSM)和 Western blot 等方法证实 FAP1V2 成功表达。co-IP 分析表明 FAP1V2 能够特异性结合 PD-L1 和 VEGFR2,且不影响细胞活力。
  • FAP1V2 对 PD-L1/PD-1 通路的影响:流式细胞术分析显示,FAP1V2 可显著抑制细胞表面 PD-L1 与商业荧光标记的人 PD-1 的结合,阻断 PD-L1/PD-1 通路。在小鼠模型中,表达 FAP1V2 的 LLC 细胞对肿瘤生长的抑制效果显著,肿瘤组织中 TCR βhi T 细胞浸润增加,PD- 1hi 免疫细胞减少,脾脏中 CD25 hi T 细胞数量增多,表明免疫反应增强。
  • FAP1V2 对癌细胞迁移的影响:划痕实验表明,FAP1V2 和 FAV2 可显著抑制 HeLa 和 LLC 细胞的迁移能力,且在小鼠体内实验中,FAP1V2 能够有效抑制 LLC 细胞在肝脏和肺组织中的转移。这说明 FAP1V2 通过阻断 VEGFR2,抑制了癌细胞的迁移和转移。
  • FAP1V2 对基因表达的影响:转录组分析发现,与对照组相比,HeLa-FAP1V2 细胞中与细胞迁移、粘附、组织发育、细胞增殖、分化和免疫系统过程相关的基因表达发生显著变化。例如,一些促进癌细胞迁移的基因如 MET、PIK3CA 等转录水平下调,而一些抑制癌细胞迁移的基因如 PCDHs、UCN 等上调 。同时,部分癌基因的转录水平也受到影响,如 HGF、HIC1 等下调,JUN、RUNX3 等上调。

在研究结论和讨论部分,这项研究成功开发了双特异性纳米抗体 FAP1V2,它能够有效靶向并阻断细胞内或细胞外的 PD-L1 和 VEGFR2,抑制它们的生物学功能和下游反应。通过阻断 PD-1/PD-L1 检查点,增强了 TCR βhi T 细胞对 LLC 肿瘤的特异性免疫抑制作用,同时抑制了肿瘤细胞的转移。对 HeLa 细胞中相关信号通路的分析,揭示了 FAP1V2 影响肿瘤细胞的潜在机制,为进一步理解肿瘤发生发展过程提供了新的视角。

此外,FAP1V2 作为一种新型的治疗分子,具有高亲和力、低免疫原性等优势,有望成为肿瘤治疗的新选择。不过,目前该研究仍处于基础研究阶段,未来还需要进一步探索如何更有效地将 FAP1V2 递送至肿瘤细胞,以及评估其在人体中的安全性和有效性 。但无论如何,这项研究为肿瘤治疗领域开辟了新的方向,为攻克癌症带来了新的希望。

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