可注射细胞外囊泡水凝胶：肿瘤疫苗递送的创新突破

细胞外囊泡（EVs）在疾病治疗中极具潜力，但组织保留性差限制其应用。研究人员开展可注射 EV 水凝胶用于肿瘤疫苗的研究，制备出相关水凝胶，可增强免疫反应、改善肿瘤治疗效果，为 EV 疗法带来新突破。

　　在生命科学和医学领域，细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs）作为一类由几乎所有细胞分泌的纳米级囊泡，承载着脂质、蛋白质、RNA 等多种分子，在细胞间通讯中发挥关键作用，成为疾病诊断和治疗的研究热点。例如，间充质干细胞（MSCs）来源的 EVs 在组织损伤修复方面展现出巨大潜力，已有超 40 种基于 MSC-EVs 的疗法进入临床试验阶段；肿瘤分泌的 EVs 含有肿瘤相关抗原，可用于开发癌症疫苗。

然而，EVs 在实际应用中面临诸多挑战。以癌症疫苗开发为例，现有肿瘤 EV 疫苗疗效有限，主要原因在于肿瘤抗原数量不足以及体内抗原呈递细胞激活不充分。同时，EVs 的组织保留性差，即便给予高剂量或多次给药，其在组织中的留存效果依旧不佳，大大削弱了整体治疗效果。为解决这些问题，来自美国伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校（University of Illinois at Urbana - Champaign）的研究人员开展了深入研究。他们成功制备出可注射的 EV 水凝胶，这种水凝胶具有可调节的粘弹性和凝胶化温度，为肿瘤疫苗的递送和疗效提升开辟了新途径。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为相关领域的发展提供了重要参考。

研究人员运用了多种关键技术方法开展此项研究。首先是代谢标记技术，通过让细胞摄取带有可点击化学标签的非天然糖（如四乙酰基 - N - 叠氮乙酰甘露糖胺（Ac₄ManNAz）），使 EVs 携带叠氮基团；接着利用点击化学技术，将叠氮标记的 EVs 与带有二苯并环辛炔（DBCO）的聚乙二醇（PEG）交联，形成水凝胶网络。在实验过程中，使用了多种细胞系（如 E.G7 - OVA 细胞）和动物模型（如 Balb/c 小鼠、C57BL/6 小鼠）进行体内外实验 。

下面来看具体的研究结果：

• EV 水凝胶的制备与表征：通过代谢标记 E.G7 - OVA 细胞，成功获得叠氮标记的 EVs。这些 EVs 与 DBCO - PEG 在 37℃下迅速反应形成水凝胶，且该水凝胶具有高 EV 捕获效率（>99%）。研究发现，改变叠氮标记的 EVs 浓度可调节水凝胶的凝胶化温度、凝胶化时间、储存模量和松弛半衰期等特性。例如，当 EV 浓度为 7×10⁹/mL、DBCO - PEG 浓度为 20mg/mL 时，水凝胶的凝胶化温度为 39.4℃，略高于体温，便于体内注射应用12。
• EV 水凝胶的稳定性：在体外，将 EV 水凝胶浸泡在 PBS 或 10% FBS 中，其体积损失较小，显示出良好的稳定性。在体内，通过 IVIS 成像监测发现，皮下注射后，水凝胶在小鼠体内原位形成且在 21 天内保持相对稳定，而游离的 EVs 则在 2 小时内迅速从注射部位清除3。
• DCs 与 EV 水凝胶的相互作用：研究表明，EV 水凝胶能逐渐释放包裹的分子，与 DCs 具有良好的生物相容性。DCs 可快速摄取 EVs，并在 EV 水凝胶上保持良好的活力和增殖能力。此外，EV 水凝胶能够激活 DCs，促进其表达 CD86、MHCII 等分子，增强抗原呈递能力，进而促进 OT - I 细胞的增殖45。
• 免疫细胞向 EV 水凝胶注射部位的迁移：对皮下注射 EV 水凝胶后的小鼠进行分析发现，注射 3 天后，多种免疫细胞（如 CD11c⁺ DCs、CD11b⁺F4/80⁺ 巨噬细胞、CD11b⁺Grl⁺ 中性粒细胞、CD3⁺ T 细胞等）迁移至水凝胶注射部位。同时，注射部位周围形成的胶囊组织中也存在大量免疫细胞，且炎症细胞因子水平升高67。
• EV 水凝胶的 CTL 反应：研究显示，CpG 共轭的 EV 水凝胶能有效调节到达凝胶部位的 DCs，促进 EV 包裹抗原的加工和呈递，从而增强抗原特异性 CTL 反应。在预防性肿瘤研究中，接受 EV 水凝胶治疗的小鼠肿瘤生长明显慢于未治疗组，且 CpG 共轭的 EV 水凝胶组肿瘤生长最慢68。
• EV 水凝胶疫苗的抗肿瘤疗效和抗体反应：在治疗性肿瘤研究中，CpG 共轭的 EV 水凝胶与抗 PD - 1 联合使用，比单独使用 CpG 共轭的 EV 水凝胶或抗 PD - 1 能更好地控制肿瘤生长，展现出协同效应。此外，EV 水凝胶还能诱导产生比游离 EVs 更高的抗体滴度，且 CpG 共轭的 EV 水凝胶诱导的抗体滴度在后期更高9。
• EV 水凝胶对肿瘤微环境的影响：研究发现，CpG 共轭的 EV 水凝胶可改变肿瘤微环境，增加肿瘤内 CD3⁺ T 细胞和 CD8⁺ T 细胞数量，减少调节性 T 细胞（Tregs）数量，提高 CD8⁺ T/Treg 数量比，同时增加肿瘤内 DCs 数量并上调其表面 CD86 的表达10。

综上所述，该研究成功开发出具有可调节粘弹性和可注射性的 EV 水凝胶。这种水凝胶在皮下注射后可迅速原位形成并稳定存在 4 周以上，能够吸引免疫细胞，激活 DCs，促进 EV 包裹抗原的加工和呈递，进而增强抗肿瘤免疫反应，显著改善肿瘤治疗效果。此外，CpG 与 EV 水凝胶的共价结合进一步提升了 CTL 反应和抗肿瘤疗效，并且与抗 PD - 1 检查点阻断疗法具有协同作用。该研究成果为肿瘤疫苗的开发和 EV 疗法的优化提供了全新策略，有望推动肿瘤治疗领域的进一步发展 。