一种药物及其制备方法和应用与流程

本发明属于肿瘤免疫治疗领域，涉及一种药物及其制备方法和应用，具体涉及一种具有提高抗原加工功能的药物及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来，肿瘤免疫治疗因为对于常规无效的晚期肿瘤具有显著疗效而备受关注，它通过激活体内的免疫细胞，特意性地清除癌变的细胞。这种治疗方法具有特异性强，作用期长和副作用小等优点，一直以来被认为是治愈肿瘤的终极手段。肿瘤免疫疗法在2013年被science评为年度十大科技突破之首之后，肿瘤免疫疗法的发展得到更广泛关注。

肿瘤免疫治疗是继手术治疗、药物治疗、放射治疗之后的一种新的肿瘤治疗手段，在预防肿瘤复发、转移、治疗肿瘤病灶等方面具有其独特的优势。世界上首个肿瘤治疗性疫苗，即表皮生长因子(egf)肿瘤治疗性疫苗，该疫苗可以有效延长晚期肺癌患者的生存期，副反应很轻，且在停药后自动消失，也未发生自身免疫反应症状。可见，肿瘤治疗性疫苗在抗肿瘤治疗具有明显的优势。现有抗肿瘤免疫治疗的研究主要集中在提高机体抗肿瘤免疫应答或者阻止肿瘤免疫逃逸，而肿瘤免疫响应是一个相当复杂机制，单纯一方面的考虑是难以达到抗肿瘤治疗的目的。

针对肿瘤的特异性免疫应答，首先要求机体的抗原呈递细胞能有效加工和呈递肿瘤抗原，尤其是肿瘤细胞的免疫原性弱，数量少，更不利于有效的抗原呈递和效应细胞激活。因此，抗原呈递细胞的加工水平亟待提高。

有研究表明，抗肿瘤疫苗的免疫效应在体内中不甚理想的主要原因是质粒dna或多肽在进入细胞前就被大量的降解，且肿瘤患者的未成熟树突状细胞(dendriticcells，dc)对抗原捕获的摄取能力较低，这也是为何现有许多抗肿瘤dna或多肽疫苗无法真正进入临床的主要原因之一。随着纳米技术的不断发展，已有微球、脂质体、纳米粒、囊泡等纳米给药载体包裹dna、多肽疫苗进行免疫研究的报道，纳米给药系统能增加dc对dna或多肽的摄取率，且纳米给药载体本身可以作为佐剂诱导增加t细胞反应而增强免疫效应。

细胞自噬是细胞一种“自食”的过程，依靠溶酶体将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解以维持细胞稳态。自噬在机体固有免疫和获得性免疫中发挥了重要作用，一方面通过溶酶体清除胞质内微生物，发挥固有免疫调控作用；另一方面可以通过调节抗原呈递，在获得性免疫反应中发挥效应。

因此，在本领域中期望能够得到一种将上述两种作用结合起来，通过调节自噬的过程来调节抗原呈递的药物体系。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种药物及其制备方法和应用，所述药物通过增强自噬来提高抗原呈递，从而进行肿瘤的免疫治疗。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种药物，所述药物包括细胞自噬诱导分子、肿瘤抗原分子和载体，所述自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子连接在所述载体上。

本发明中，所述细胞自噬诱导分子指的是具有自噬诱导或提升自噬水平的分子，包括具有生物活性的基因，多肽或小分子，所述肿瘤抗原分子指的是肿瘤发生、发展过程中新出现或过度表达的抗原物质，主要指的是蛋白类肿瘤抗原分子。

本发明通过将所述细胞自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子连接在载体上，所述细胞自噬诱导分子通过诱导自噬发生提高树突状细胞的自噬水平，加强了树突状细胞内的蛋白加工等相关过程，所述肿瘤抗原分子通过载体也被树突状细胞高效的摄取到细胞内部，伴随自噬过程的发生，所述肿瘤抗原分子在树突状细胞内部也被有效加工进而呈递到细胞表面，所述细胞自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子通过连接到同一个载体上，具有协同增效的作用，两者的效果都比单独与载体连接后分别进入细胞内部的效果明显增强。

优选地，所述细胞自噬诱导分子为细胞自噬诱导多肽和/或小分子细胞自噬诱导剂，优选为细胞自噬诱导多肽。

优选地，所述细胞自噬诱导多肽包括beclin1和/或atg蛋白，优选为beclin1。

优选地，所述beclin1的氨基酸序列如seqno.1所示，所述seqno.1的氨基酸序列如下：cys-gly-thr-asn-val-phe-asn-ala-thr-phe-his-ser-gly-gln-phe-gly-thr。

优选地，所述小分子细胞自噬诱导剂包括雷帕霉素和/或钙蛋白酶抑制剂。

优选地，所述肿瘤抗原分子为模式抗原肽和/或肿瘤表面标志物，优选为模式抗原肽。

优选地，所述模式抗原肽包括卵清蛋白(ova)、附膜蛋白(muc1)或甲胎蛋白(afp)中的任意一种或至少两种的组合，优选为卵清蛋白。

优选地，所述卵清蛋白的氨基酸序列如seqno.2所示，所述seqno.2的氨基酸序列如下：cys-ser-ile-ile-asn-phe-glu-lys-leu。

优选地，所述肿瘤表面标志物包括附膜蛋白。

本发明中，所述自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子还可以进行靶向性质或亲水性质的修饰，本领域技术人员可以根据需要进行这些修饰，在此不做特殊限定，而且靶向性质或亲水性质的修饰不会对本申请的治疗效果产生影响。

优选地，所述载体为无机金属载体材料、无机非金属载体材料或有机高分子材料中的任意一种或至少两种的组合，优选为有机高分子材料。

优选地，所述无机金属载体材料包括金纳米颗粒、银纳米颗粒或四氧化三铁纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述无机非金属载体材料包括介孔硅、碳纳米管和石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述有机高分子材料包括聚氨基酯材料，聚乳酸聚乙醇共聚物或脂质体中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚氨基酯材料，进一步优选为修饰了酸敏感侧链基团的聚氨基酯材料。

本发明中，所述修饰了酸敏感侧链基团的聚氨基酯材料在溶酶体逃逸阶段的酸性调节下，所述聚氨基酯材料结构会变松散，利于药物的释放。

优选地，所述聚氨基酯材料的分子式如式i所示：

其中，所述m，n独立地选自3-40中的正整数，m和n可根据聚合反应时间进行调节，在此不做特殊限定，优选为n＝36，m＝4。

作为优选技术方案，所述药物的分子式ii如式所示：

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的药物的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备载体；

(2)将步骤(1)所述载体溶解于有机溶剂中，与所述细胞自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子避光反应；

(3)将步骤(2)反应后的产物用透析袋透析，收集产物即为所述药物。

优选地，步骤(1)所述的载体为聚氨基酯材料，具体包括：将1,6-己二醇二丙烯酸酯、n，n-二丁基丙二胺和nh2-mpeg2000溶解在有机溶剂中，溶解后通入n2，加热后反应，将反应物进行透析，得到所述载体，其中，m选自3-40中的正整数，优选为4。

优选地，所述1,6-己二醇二丙烯酸酯、n，n-二丁基丙二胺和nh2-mpeg2000的摩尔比为(8-15):(3-12):1，例如可以是8:3:1、9:3:1、10:3:1、11:3:1、12:3:1、13:3:1、14:3:1、15:3:1、8:4:1、8:5:1、8:6:1、8:7:1、8:8:1、8:9:1、8:10:1、8:11:1、8:12:1、9:4:1、9:5:1、9:6:1、9:7:1、9:8:1、9:9:1、9:10:1、9:11:1、9:12:1、10:4:1、10:5:1、11:5:1、11:6:1、11:7:1、11:8:1、11:9:1、11:10:1、11:12:1、12:4:1、12:6:1、12:8:1、12:10:1、12:12:1、13:4:1、13:6:1、13:8:1、13:10:1、13:12:1、14:4:1、14:6:1、14:8:1、14:10:1、14:12:1、15:4:1、15:6:1、15:8:1、15:10:1、15:12:1，优选为(10-13):(6-10):1，进一步优选为12:9:1。

优选地，所述有机溶剂选自但不限于二甲基亚砜和/或二甲基甲酰胺，优选为二甲基亚砜。

优选地，所述通入n2的时间为10-20min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min，优选为12-16min，进一步优选为15min。

优选地，所述加热的温度为40-60℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃，优选为43-56℃，进一步优选为50℃。

优选地，所述反应的时间为5-10天，例如可以是5天、6天、7天、8天、9天或10天，优选为6-8天，进一步优选为7天。

优选地，所述透析的透析袋的截留分子量为3000-4000，例如可以是3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000，优选为3200-3800，进一步优选为3500。

优选地，所述透析的时间为5-10h，例如可以5h、6h、7h、8h、9h或10h，优选为6-9h。

优选地，步骤(2)所述细胞自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子需要过量添加，即所述自噬诱导分子与所述载体的摩尔比不小于1:1，所述肿瘤抗原分子与所述载体的摩尔比不小于1:1。

优选地，步骤(2)所述有机溶剂选自但不限于二甲基亚砜和/或二甲基甲酰胺，优选为二甲基亚砜。

优选地，步骤(2)所述反应的温度为30-40℃，例如可以是30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃或40℃，优选为35-39℃，进一步优选为37℃。

优选地，步骤(2)所述反应的时间为3-5天，例如可以是3天、4天或5天，优选为3天。

优选地，步骤(3)所述透析袋的截留分子量为3000-4000，例如可以是3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900或4000，优选为3200-3800，进一步优选为3500。

优选地，步骤(3)所述透析的时间为5-10h，例如可以5h、6h、7h、8h、9h或10h，优选为6-9h。

作为优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将1,6-己二醇二丙烯酸酯、n，n-二丁基丙二胺和nh2-mpeg2000溶解在dmso中，所述1,6-己二醇二丙烯酸酯、n，n-二丁基丙二胺和nh2-mpeg2000的摩尔比为(8-15):(3-12):1，溶解后通入n210-20min，加热到40-60℃后反应5-10天，将反应物采用截留分子量为3000-4000的透析袋进行透析5-10h，得到所述载体，其中，所述m选自3-40中的正整数，优选为4；

(2)将步骤(1)所述载体溶解于dmso中，加入所述细胞自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子，所述细胞自噬诱导分子与所述载体的摩尔比不小于1:1，所述肿瘤抗原分子与所述载体的摩尔比不小于1:1，30-40℃避光反应3-5天；

(3)将步骤(2)反应后的产物采用截留分子量为3000-4000的透析袋进行透析5-10h，冷冻干燥，即为所述药物。

第三方面，本发明提供如第一方面所述的药物在制备肿瘤免疫治疗药物中的应用。

优选地，所述药物的用量应小于半毒性剂量(<ic50)。

本发明所述分子式ii药物的用量为60-80μg/ml，例如可以是60μg/ml、61μg/ml、62μg/ml、63μg/ml、64μg/ml、65μg/ml、66μg/ml、67μg/ml、68μg/ml、69μg/ml、70μg/ml、71μg/ml、72μg/ml、73μg/ml、74μg/ml、75μg/ml、76μg/ml、77μg/ml、78μg/ml、79μg/ml或80μg/ml，优选为65μg/ml，选择在此用量范围内不会对细胞造成杀伤作用，而是通过刺激细胞调节细胞自身的免疫效果，从而进行肿瘤的治疗。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过将所述细胞自噬诱导分子和所述肿瘤抗原分子连接在同一个载体上，具有协同增效的作用，两者的效果都比单独与载体连接后分别进入细胞内部的效果明显增强，有效诱导自噬从而增强抗原呈递，最终达到提高治疗肿瘤效果的目的；

(2)本发明药物通过增强自噬从而提高抗原呈递的药物为发展肿瘤免疫治疗提供了新思路。

附图说明

图1是本发明药物的示意图；

图2是实施例1中所述载体的核磁图谱(¹hnmr)；

图3是实施例2中所述药物的核磁图谱(¹hnmr)；

图4是所述药物分子在加入dc2.4细胞后诱导自噬的共聚焦成像，其中，分子1-实施例1制备的载体，分子2-本发明对比例1制备的对照药物，分子3-本发明实施例2制备的药物，分子3+3-ma-分子3与自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤，分子2+rapa-分子2和化学自噬诱导剂雷帕霉素；

图5是实施例1中所述分子加入dc2.4细胞后诱导细胞自噬的蛋白表达变化，其中，图5(a)为自噬相关蛋白微管相关蛋白1轻链3(lc3)相对肌动蛋白actin的表达，图5(b)为自噬底物相关蛋白泛素结合蛋白p62相对肌动蛋白actin的表达，其中，分子1-实施例1制备的载体，分子2-本发明对比例1制备的对照药物，分子3-本发明实施例2制备的药物；

图6是实施例1中所述分子通过诱导小鼠骨髓来源树突状细胞不同程度的自噬后流式检测细胞表达的特异性抗原水平，其中，分子1-实施例1制备的载体，分子2-本发明对比例1制备的对照药物，分子3-本发明实施例2制备的药物，分子3+3-ma-分子3与自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤，分子2+rapa-分子2和化学自噬诱导剂雷帕霉素；

图7是实施例1中所述分子进行肿瘤治疗过程中小鼠肿瘤的体积大小，其中，分子1-实施例1制备的载体，分子2-本发明对比例1制备的对照药物，分子3-本发明实施例2制备的药物；

图8是实施例1中所述分子进行肿瘤治疗过程中，通过流式细胞术检测小鼠的肿瘤内部cd8+细胞数量，其中，分子1-实施例1制备的载体，分子2-本发明对比例1制备的对照药物，分子3-本发明实施例2制备的药物。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1载体的制备

以聚氨基酯化合物为例，其分子结构为：

聚合物合成具体方法为：(1)称取1.2mmol的1,6-己二醇二丙烯酸酯，0.9mmol的n，n-二丁基丙二胺以及0.1mmol的nh2-mpeg2000，并全部溶解分散在2ml的二甲基亚砜(dmso)中，完全溶解后通入n215分钟，然后加热到50℃避光反应7天；(2)7天后取出反应产物，使用截留量为3500的透析袋在水中透析6-9个小时，收集透析袋中的产物；(3)冷冻干燥，将产物冻干后收集以备后续实验。

所述载体的核磁结构如图2所示，虚线框位置表示双键，可见构建成功所述载体。

实施例2药物的制备

取实施例1中反应产物溶解于dmso，向其中加入过量的细胞自噬诱导肽beclin1，以及肿瘤抗原肽ova，37℃避光反应3天；(2)3天后取出反应产物，使用截留量为3500的透析袋在水中透析6-9个小时，收集透析袋中的产物；(3)冷冻干燥，将产物冻干后收集以备后续实验。产物具有自噬诱导功能与肿瘤抗原负载的分子。

所得到的修饰多肽的分子，即所述药物分子3的化学结构如下：

其示意图如图1所示，核磁图谱如图3所示，从图中可以看出原来载体分子中聚合物两端的双键消失(虚线框表示位置)，说明双键与多肽中半胱氨酸(cys)上的巯基(-sh)发生了反应，说明多肽有效的共价连接在了载体分子的两端。

对比例1所述药物对照分子2的制备

取实施例1中反应产物溶解于dmso，向其中加入过量的不具有自噬诱导功能的对照多肽beclin1scramble：cys-lys-ile-phe-gly-ser-leu-ala-phe-leu，以及肿瘤抗原肽ova，37℃避光反应3天；(2)3天后取出反应产物，使用截留量为3500的透析袋在水中透析6-9个小时，收集透析袋中的产物；(3)冷冻干燥，将产物冻干后收集以备后续实验。产物不具有自噬诱导功能分子，具有抗原负载的分子，为对照药物分子2。

实施例3所述药物提高诱导自噬

首先，使用dc2.4细胞系为对象，进行分子诱导自噬效应的研究。将dc2.4细胞按5×10⁴接种在共聚焦皿中，在37℃以及5％co2的条件下孵育12小时；利用lipo3000对细胞进行转染，转染gfp-lc3质粒，待转染6小时后将含转染试剂的培养基换成完全培养基，再培养12-16小时；

向转染后的细胞中分别加入细胞自噬诱导剂，抑制剂以及对应的分子3或对照分子2，孵育12小时后用pbs润洗细胞并使用共聚焦显微镜观察细胞的gfp荧光，结果如图4，通过gfp-lc3荧光可初步判断分子诱导自噬的水平。

当仅用载体分子即分子1处理细胞的时候，gfp-lc3阳性斑点没有增加，细胞的荧光没有明显的增强；当用修饰了肿瘤抗原肽和细胞自噬诱导对照肽的分子2处理细胞时，细胞的gfp-lc3阳性斑点和细胞的荧光没有明显的增加；当用修饰了具有细胞自噬诱导功能的多肽和肿瘤抗原肽的分子3处理细胞时，细胞中的gfp-lc3斑点明显变多，荧光强度也明显增强，说明自噬水平确实有提高。当辅以细胞自噬诱导剂rapa和分子2共同处理细胞时，细胞中的gfp-lc3荧光增强，说明自噬水平在诱导剂的作用下得到了提升；当用自噬抑制剂3-ma和分子3共同处理细胞时，细胞的gfp-lc3荧光减弱，说明分子3引起的自噬升高被抑制剂3-ma抑制。

再将dc2.4细胞传代于六孔板，向细胞中分别加入自噬诱导剂，抑制剂以及对应的分子或对照分子等，12小时后收集细胞并用ripa裂解液裂解，收集细胞裂解液并用bsa进行蛋白定量，然后用于蛋白印迹实验。结果如图5，通过蛋白印迹实验结果可以看出，所述实施例2制备的药物能有效诱导自噬。

实施例4所述药物提高抗原呈递效应

选取小鼠骨髓来源的树突状细胞为细胞模型用于研究该分子的抗原呈递效应。按照lutz法分离并扩增小鼠骨髓来源的树突状细胞。到第8天，将树突状细胞传代并按5×10⁵重新铺板于六孔板中；培养12-16小时后，向其中加入自噬诱导剂，抑制剂以及对应的分子或对照分子等；孵育12小时后分别收集细胞；使用流式抗体h-2k^b，cd11c(biolegend)孵育细胞并用bdcallibur仪器检测；此外，还可以收集的上清运用elisa的手段对细胞因子进行检测。

通过图6结果可以看到实施例2所述的药物分子对自噬的调控有效的增强了抗原的呈递，当用具有细胞自噬诱导功能的分子3处理细胞时，抗原呈递水平显著升高；而用不具有细胞自噬诱导功能的分子2处理细胞时，抗原呈递水平升高不明显。同样，当联合用分子2和自噬激活剂rapa处理细胞时，抗原呈递水平显著升高；而用自噬抑制剂3-ma和分子3处理细胞时，由分子3引起的抗原水平升高被下调。该结果说明自噬水平的高低与抗原呈递的水平是正相关的，通过提高自噬水平以增强抗原呈递是一种有效的手段。

实施例5所述药物提高抗原呈递用于肿瘤治疗

将特异性表达卵清蛋白ova抗原的小鼠黑色素瘤细胞b16-f10-ova接种于小鼠c57bl/6右腿外侧。约5-7天后，待小鼠荷瘤大小长到200mm³开始进行肿瘤治疗。间隔一日静脉给药并检测肿瘤大小，如图7，所给药物为上述方法实施例2制备得到的药物分子，同时给其他组小鼠给相应的对照药物，进行为期两周的治疗；并通过流式分析肿瘤内部cd8+细胞数量，结果如图8，可见所述药物分子能通过提高抗原呈递增强t细胞的活化，最终达到提高肿瘤治疗效果的目的。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的载药聚合物纳米胶束及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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<110>国家纳米科学中心

<120>一种药物及其制备方法和应用

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