Strategi Pemberian Antigen Menggunakan Nanomaterial Polimer untuk Memastikan Nilai Imuno-Terapeutik

Read Also

Dalam imunoterapi kanker yang menggunakan strategi vaksin, DC dan makrofag memainkan peran penting dalam bertindak sebagai kendaraan pembawa vaksin yang kuat. Pada saat yang sama, APC terlibat dalam mengaktifkan sistem kekebalan sel inang untuk kekebalan bawaan dan adaptif. Selama proses ini, MHC membawa antigen vaksin untuk dipresentasikan ke APC untuk memperpanjang peningkatan imunitas sel T melalui pengubahan kualitasnya. APC adalah kandidat imun penting yang terlibat dalam aktivasi dan presentasi antigen spesifik tumor ke sel T. Oleh karena itu, penerapan nanomaterial polimer untuk mencapai peningkatan kekebalan anti-tumor berbasis nanomedicine akan menawarkan strategi baru untuk mengontrol dan mengelola rute pengiriman, dan membuka pendekatan kombinatorial untuk meningkatkan efek abscopal terkait tumor dengan vaksin sintetis dalam terapi klinis. Berbagai bentuk pengiriman nanopartikel polimer ke tumor host untuk mencapai kemanjuran optimal dalam pengaturan klinis untuk meningkatkan aktivasi sel T telah dilaporkan. Karena sifat dari nanomaterial polimer yang dikirim dan peptida antigenik/bagian penargetan atau rangsangan terkait lainnya (cahaya dan magnet), muatan ionik, dan fungsionalisasi atau pelapis permukaan dapat memodulasi tumor-necrosis-factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) di TME untuk meningkatkan stimulasi sel T CD8+. Ini lebih lanjut dapat menjelaskan kematian sel apoptosis yang dimediasi TRAIL dari kanker. Nanopartikel polimer ini dapat mengarah pada nanomedicine dan vaksinasi untuk terapi kanker sinergis yang ditingkatkan.

Gambar Pendekatan strategis yang dapat disampaikan dari nanomaterial polimer sebagai vaksin nano untuk mengaktifkan dan mengatur peningkatan kekebalan pada TMEs untuk meningkatkan apoptosis seluler yang dimediasi TRAIL.

Perawatan klinis saat ini yang melibatkan imunoterapi berbasis neoantigen yang dikombinasikan dengan nanomaterial tidak efisien karena peptida yang dikodekan terhadap respons imun yang dimediasi sel T CD8+. Sebaliknya, nanosistem polimer yang dikodekan gen yang disampaikan oleh vehicles berbasis peptida yang ditargetkan telah menunjukkan peningkatan imunogenisitas anti-tumor dan menghilangkan hambatan seperti penyerapan seluler yang terbatas dan presentasi antigen yang lebih sedikit melalui APC dan DC. Nanopartikel polimer dan strategi pengiriman terkait liposom dan biomaterial anorganik juga dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini. Selain itu, penargetan dan pengendalian kinetika pelepasan nanomaterials juga penting untuk kemanjuran terapeutik yang tinggi, dengan potensi penargetan tumor yang ditingkatkan untuk menghilangkan respons imun yang tidak perlu. Oleh karena itu, merancang nanomaterial polimer untuk mengontrol kemungkinan terapeutik pada microenvironments target berbasis rangsangan eksternal untuk molekul imunoterapi yang dimuat dapat mengurangi toksisitas non-spesifik pada jaringan non-kanker. Sebelumnya, pengiriman molekul imunoterapi berbasis liposom dan pelepasan antigen telah menunjukkan kemungkinan meningkatkan efisiensi terapeutik melalui sistem nanopartikel yang sensitif terhadap pH. Pengiriman antigen dalam sitoplasma DC dapat memfasilitasi kekebalan anti-tumor terkait antigen untuk mencapai imunoterapi. Mempertimbangkan pendekatan ini, munculnya strategi vaksin gabungan nanopartikel untuk pengiriman spesifik antigen dalam dan luar juga dapat menghasilkan respons imun yang lebih baik terhadap antigen yang dikirim. Daftar sistem nanopartikulat berbasis polimer yang baru-baru ini dikembangkan yang dikombinasikan dengan biomolekul terapeutik. Menggabungkan molekul terapeutik dan agen pencitraan dalam nanocarrier dapat mengerahkan potensi teranostik untuk pemantauan real-time pengiriman terapeutik. Dengan demikian, menganalisis kerugian terbatas dari sistem imunoterapi gabungan berbasis nanomaterial polimer memungkinkan untuk mencapai kemungkinan besar untuk biokompatibilitas seluler dan pelacakan sistem pengiriman yang dapat dikontrol untuk antigen yang dimuat.

Strategi yang tersedia saat ini untuk mencapai pendekatan klasik untuk imunoterapi kanker melalui pemberian beberapa antigen telah gagal dalam pengaturan klinis. Kemampuan terapeutik dari agen yang diberikan terutama tergantung pada sistem kekebalan pasien individu dan heterogenitas tumor. Untuk mengatasi ini dan meningkatkan nilai imunoterapi, para peneliti saat ini berfokus pada kombinasi radioterapi dengan imunoterapi untuk mencapai efek abscopal pada sel kanker. Ini bisa sangat berlaku untuk pengobatan tumor metastatik, dan kontrolnya, melalui radiasi tumor primer dan peningkatan sistem kekebalan yang bergantung dapat mengobati tumor metastatik. Telah dilaporkan bahwa ketika tumor primer diradiasi, sel tumor dapat menarik sel imun melalui pelepasan beberapa sitokin terkait sel dan damage-associated molecular patterns (DAMPs) untuk fokus pada tumor metastasis sistemik. Akibatnya, tumor metastasis non-iradiasi di lokasi yang jauh dapat dihilangkan dengan menginfiltrasi sel T CD8 + dari situs tumor primer ke TME metastatik. Untuk meningkatkan ini dalam kondisi klinis, beberapa nanomaterial yang direkayasa, termasuk nanomaterial berbasis polimer, telah dikembangkan dan digunakan untuk memfasilitasi interaksi yang efektif dengan sel tumor, sehingga menjelaskan nilai radioterapi untuk mencapai efek abscopal. Beberapa laporan yang menggunakan nanopartikel poli(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) yang difungsikan antigen telah diadopsi untuk mengirimkan antigen dan obat-obatan yang diturunkan dari tumor selama perawatan radiasi terkait imunoterapi. Secara kolektif, nanopartikel polimer yang dikombinasikan dengan molekul radioterapi meningkatkan tingkat produksi sel T CD8+ dan CD4+ yang signifikan dari neoantigen. Menggabungkan polimer nanocarrier dengan radioterapi dapat secara efektif mempromosikan efek abscopal terkait tumor pada tumor metastatik melalui peningkatan potensi imunoterapi yang mengarah ke respon imun anti tumor, sehingga meningkatkan kelangsungan hidup pasien. Oleh karena itu, nilai nanomaterial polimer yang direkayasa dalam imunoterapi kanker dapat ditingkatkan melalui peningkatan sifat multifungsi nanopartikel polimer untuk presentasi neoantigen spesifik kanker ke APC untuk memfasilitasi efek abscopal berbasis anti-tumor-imunitas untuk mencapai imunoterapi kanker yang sukses dalam kombinasi dengan radioterapi.

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian lanjutan dari photodynamic therapy (PDT) atau photothermal treatment (PTT) telah digunakan untuk memberikan efek abstrak terkait imunoterapi. Dalam pendekatan ini, agen kemoterapi dengan bahan polimer skala nano yang dapat dikontrol telah digunakan untuk berakumulasi di lokasi tumor secara efektif. Partikel yang terakumulasi ini menghasilkan peningkatan termal pada aktivasi cahaya sambil melepaskan reactive oxygen species (ROS) di microenvironments tumor dan membunuh sel kanker melalui induksi nekrosis tumor atau apoptosis terkait. Proses ini juga melepaskan antigen terkait tumor yang mengaktifkan sistem kekebalan untuk menampilkan efek antitumor abscopal di situs metastasis. Demikian pula, beberapa agen kemoterapi yang dikombinasikan dengan radioterapi telah secara efektif menurunkan pertumbuhan sel kanker dan pelepasan antigen spesifik tumor yang mengarah pada vaksinasi kanker dan induksi efek abscopal. Strategi ini juga dimungkinkan dengan sistem nanopartikel polimer di mana terapi blokade PD-1-PDL1 dapat membunuh tumor primer dan tumor jauh, sementara penghantaran obat yang dimediasi biomaterial dapat meningkatkan kematian sel kanker melalui mekanisme lain untuk mencapai efek sinergis dengan respons imun spesifik tumor dan efek abstrak.

Selain itu, imunosupresi spesifik lokasi tumor atau toleransi tumor primer terhadap bahan yang dikirim dapat mempengaruhi efek abscopal. Pemberian molekul kemoterapi dan radioterapi gabungan telah menunjukkan toksisitas sistemik pada hewan dan telah menghasilkan efek samping terkait imunitas. Untuk mencegah situasi ini, ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan pendekatan berbasis biomaterial dengan strategi bioteknologi baru yang cocok untuk memanfaatkan nanopartikel polimer untuk memberikan umpan balik positif yang sangat besar dalam kondisi imunoterapi kanker. Karena kebutuhan untuk modulasi imunoterapi melalui pemfokusan APC DC dan makrofag telah terbukti dengan baik untuk meningkatkan presentasi antigen tumor dan fagositosis, beberapa jenis nanopartikel polimer telah diselidiki untuk menargetkan human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) dan ecto-Calreticulin (ectoCRT). Menargetkan mekanisme imunoterapi berbasis ectoCRT adalah bentuk primitif dari imunoterapi kanker dalam pensinyalan fagositosis yang dimediasi CRT. Karena beberapa laporan telah menjelaskan bahwa sinyal "makan saya" adalah bentuk primitif DAMP dalam imunoterapi dari permukaan sel yang berinteraksi dengan beberapa regulator fagositik untuk menghasilkan ICD. Kombinasi molekul kemoterapi dengan presentasi antigen tumor meningkatkan tingkat paparan ectoCRT ke sel kanker, diikuti oleh imunitas kanker adaptif tumor. Strategi nanomedicine berbasis CRT ini memastikan bahwa fagositosis adalah pendekatan yang layak secara klinis ketika dikombinasikan dengan berbagai bentuk molekul terapeutik untuk meningkatkan kematian sel imunogenik pada kanker. Nanomaterial polimer menargetkan blokade CD47 sel kanker dan dapat menghalangi sinyal "jangan makan saya" dan meningkatkan respons anti-tumor. Respon anti-tumor terkait kekebalan dapat dicapai melalui kombinasi molekul terapeutik; dengan demikian, kekebalan adaptif dapat diperkuat. Nilai fagositosis yang mungkin dalam imunoterapi kanker yang terkait dengan CRT mungkin merupakan pilihan pengobatan yang bermanfaat untuk dipertimbangkan. Ini dapat dikombinasikan dengan nanopartikel berbasis polimer untuk meningkatkan presentasi antigen tumor oleh MHC pada berbagai jenis kanker.