在国家自然科学基金项目（批准号：21622608、21821005）等资助下，中国科学院过程工程研究所马光辉/魏炜研究团队基于临床已批准的生物材料，设计制备了自愈合微球，并以此构建了可协同调控免疫微环境的治疗性肿瘤疫苗，在动物模型上实现了多种肿瘤的有效控制。研究成果以“自愈合微球协同调控免疫微环境用于高效肿瘤疫苗（Self-healing microcapsules synergetically modulate immunization microenvironments for potent cancer vaccination）”为题，于5月22日在线发表于《科学进展》（Science Advances）刊物上，论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaay7735。
肿瘤免疫疗法在2013年被《科学》杂志评为十大科学突破榜首。肿瘤疫苗能够调动机体自身的免疫细胞杀伤肿瘤，临床应用前景广阔，然而单独注射肿瘤抗原难以激发有效的免疫应答。因此，急需发展安全高效的免疫增强策略。
为解决上述难题，研究团队通过调控复乳演变过程成功制备了表面多孔、内部贯穿结构的聚乳酸大孔微球，并以此提出了构建肿瘤治疗性疫苗的新策略：利用聚乳酸较低的玻璃态转化温度，建立独特的“后包埋”温和装载方法，有效保护抗原的活性；通过合理设计微球的尺寸和结构，实现抗原释放行为与细胞募集行为耦合，显著提升抗原的摄取效率；利用微球降解产生的局部酸环境，增强抗原提呈细胞的募集和细胞因子的分泌，促进抗原交叉提呈和细胞免疫应答。基于上述协同作用，该肿瘤疫苗单次注射后，即可引起动物模型中持续的免疫应答，从而抑制淋巴瘤、黑色素瘤、乳腺癌等多种肿瘤的进展，并显示出了良好的生物安全性。
据研究人员介绍，该微球使用的聚乳酸是已被国家食品药品监督管理总局批准且可注射的生物材料，通过巧妙的设计可以使微球发挥更高的免疫增强性能。该剂型可以作为疫苗底盘差异化装载不同类型的抗原和佐剂，其独特的后包埋方式也有利于临床医生对剂型的现场配置。基于上述应用转化潜力，该剂型目前正在与医院合作，进行肿瘤新抗原个体化免疫治疗的研究。
在国家自然科学基金的持续资助下，该研究团队近年来发现和创制了一系列疫苗递送新剂型：通过构建颗粒化乳液模拟与病原体的粘弹性、流动性以及表面图案化，实现了与抗原递呈细胞的三维动态相互作用（Nat Mater 2018, 17, 187）；发现了聚乙二醇化二维材料的隐形免疫活化效应和机制，为疫苗佐剂和递送提供了新策略（Nat Commun 2017, 8, 14537）；构建了仿生细菌疫苗，通过模拟细菌感染过程显著增强抗原的递送效果（Adv Sci 2017, 4, 1700083）；基于磁小体构建了新型肿瘤疫苗，借助磁场作用显著增强在淋巴结内的滞留（ACS Cent Sci 2019, 5, 796）；利用碳酸钙自组装载体在酸性溶酶体中产生CO2的效应，实现了抗原的溶酶体逃逸和交叉提呈（Small 2018, 14, 1704272）。这些疫苗剂型部分已通过伦理审查进入临床前研究。
基于独特的“后包埋”策略，高效装载肿瘤抗原（上）；通过注射部位免疫微环境的协同调控，显著增强疫苗的免疫应答水平（下）
图. 微球型肿瘤治疗性疫苗构建及作用机制