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脑靶向递送|抗体也能“鼻脑递送”?甘油辅助双抗联合增强黑色素瘤脑转移免疫治疗

发布时间:2026-06-10点击量:3
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黑色素瘤脑转移(MBM)是晚期黑色素瘤治疗中的难点。免疫检查点抑制剂(ICIs)已用于晚期黑色素瘤治疗,但脑转移病灶仍受到血脑屏障(BBB)、抗体药物进脑不足和局部免疫抑制等限制。

鼻脑递送虽然可绕开部分传统给药限制,但用于抗体等大分子药物时,仍会受到鼻黏膜屏障和黏液清除影响。


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CD73/腺苷轴(CD73/adenosine axis)是肿瘤免疫逃逸的重要通路。CD73 可促进腺苷(ADO)生成,ADO 会抑制细胞毒性 T 细胞,并促进调节性 T 细胞等免疫抑制细胞。直接靶向 CD73 虽然有治疗潜力,但在脑转移病灶中还要面对抗体难进脑、局部缺氧和血管生成等问题。


2026 年 5 月,Science Advances 发表研究论文 “Glycerol-mediated nose-to-brain codelivery of anti–IL-17 and anti-CD73 antibodies enhances immunotherapy for melanoma brain metastases”研究团队用甘油作为鼻黏膜渗透增强剂通过鼻脑递送(N2B)共同递送抗 IL-17 抗体和抗 CD73 抗体,用于增强黑色素瘤脑转移免疫治疗。


这项研究一方面用甘油帮助抗体经鼻进入脑内;另一方面用抗IL-17减弱 HIF-1α/VEGF-A 相关限制,再用抗 CD73 阻断 ADO 相关免疫抑制。同时应答“药物怎么进入脑内”和“进入后如何在免疫抑制微环境中发挥作用”两个问题。



01 研究亮点


1. 用甘油提高抗体鼻脑递送效率

研究团队筛选多种鼻黏膜渗透增强剂后,选择 5% 甘油用于抗体鼻脑递送。研究结果显示,甘油分别将抗 IL-17 和抗 CD73 抗体的脑内递送提高 19.4 倍和 17.1 倍,同时减少系统暴露


2. IL-17 会影响 CD73 靶向治疗

研究发现,IL-17 和 CD73 在黑色素瘤中均升高。IL-17 可通过 STAT3 相关通路促进 HIF-1α 和 VEGF-A 表达,进一步影响 CD73 表达和 T 细胞进入肿瘤区域。


3. 抗 IL-17 与抗 CD73 联合有明确分工

抗 IL-17 主要用于降低 HIF-1α/VEGF-A 相关限制,改善肿瘤微环境;抗 CD73 则直接减少 ADO 产生,减弱免疫抑制。两者不是简单叠加,而是分别处理 IL-17 相关微环境限制和 CD73/ADO 免疫逃逸。


4. 双抗鼻脑递送在脑肿瘤模型中增强治疗效果

在 B16F10-luc 和 GL261-luc 脑肿瘤模型中,5% 甘油鼻腔递送抗 IL-17+抗 CD73 后,肿瘤进展受到抑制,并延长了小鼠生存时间。


5. 联合治疗改善肿瘤免疫微环境,并形成一定免疫记忆

双抗联合治疗增加了肿瘤内 CD8⁺ T 细胞,降低 Treg 细胞比例,并提高 CD8⁺/Treg 比值。再次接种实验显示,治疗后小鼠对再次接种的 B16F10-luc 肿瘤进展有更强抵抗效果。



02 研究内容


1. 甘油辅助鼻脑递送双抗,同时干预 IL-17 和 CD73 相关免疫抑制

研究团队设想用甘油暂时打开鼻黏膜屏障,使抗 IL-17 和抗 CD73 抗体通过嗅球和三叉神经相关通路进入脑内肿瘤区域。进入肿瘤微环境后,抗 IL-17 通过阻断 STAT3 信号,降低 HIF-1α 和 VEGF-A 水平,从而减少 CD73 表达和缺氧区域对 T 细胞进入的限制;抗 CD73 则直接抑制 ADO 产生,削弱 ADO 介导的免疫抑制。


这一设计把递送和免疫调控放在同一个治疗框架里:先提高抗体到达脑内病灶的效率,再通过双抗联合改善局部免疫环境。

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图1 | 甘油介导的鼻脑双抗递送用于 MBM 免疫治疗示意图


甘油可逆性打开鼻黏膜屏障,使抗 IL-17 和抗 CD73 抗体经嗅球和三叉神经通路进入肿瘤微环境。肿瘤内,抗 IL-17 抗体通过阻断 STAT3 信号,抑制 HIF-1α 和 VEGF-A 产生,从而降低细胞外 CD73 表达,并减弱缺氧肿瘤区域对功能性 T 细胞浸润的限制。与此同时,抗 CD73 抗体通过抑制 ADO 产生,直接阻断免疫抑制信号,从而增强抗 IL-17 的免疫治疗效果。



2. IL-17 与 CD73 共同参与黑色素瘤免疫逃逸

研究团队首先确认 IL-17 和 CD73 是否适合作为联合靶点。公开数据库分析显示,CD73 高表达的黑色素瘤患者预后更差;在 B16F10-luc 荷瘤小鼠中,肿瘤组织 CD73 水平也高于邻近正常组织。差异基因富集分析进一步显示,TH17 细胞分化通路与黑色素瘤进展相关,而 IL-17 高表达同样对应较差预后


随后,研究团队在小鼠肿瘤组织中检测 IL-17、HIF-1α、VEGF-A 和 CD73。结果显示,肿瘤组织中 IL-17、HIF-1α 和 VEGF-A 均升高;IL-17 高表达区域中,CD73 表达也更高。免疫荧光结果显示,未治疗肿瘤区域中 HIF-1α 水平较高,而 CD4⁺ 和 CD8⁺ T 细胞较少。单独抗 CD73 或单独抗 IL-17 后,T 细胞进入肿瘤区域的改善有限;双抗联合后,肿瘤区域内 T 细胞增加。


这部分结果说明,IL-17 会通过 HIF-1α/VEGF-A 相关变化影响 CD73 靶向治疗。后续联合抗 IL-17 和抗 CD73,是基于这一机制设计的

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图2 | IL-17 调控 CD73 表达并影响黑色素瘤靶向治疗


A. 根据 CD73 表达水平分组的黑色素瘤患者 Kaplan-Meier 生存曲线。B. B16F10-luc 荷瘤小鼠中 CD73 免疫荧光定量。C. 黑色素瘤差异表达基因的 KEGG 富集分析。D. 根据 IL-17 表达水平分组的黑色素瘤患者生存曲线。E. 肿瘤组织中 IL-17 免疫荧光定量。F-H. B16F10-luc 荷瘤小鼠肿瘤切片中 HIF-1α 和 VEGF-A 免疫荧光染色及定量。I. TCGA 黑色素瘤队列中 IL-17 与 CD73 表达的 Spearman 相关性分析。J-K. IL-17 高表达肿瘤区域中的 CD73 表达分析。L. B16F10-luc 荷瘤小鼠组织切片中 HIF-1α、CD4⁺ T 细胞和 CD8⁺ T 细胞的共表达免疫荧光染色。




3. 5% 甘油显著提高抗体进入脑内的效率

确认联合靶点后,研究团队开始验证递送问题,针对抗 IL-17 和抗 CD73 分别用 Cy7、Cy5 等荧光染料标记,再通过静脉给药、普通鼻腔给药和甘油辅助鼻腔给药进行比较。


活体成像显示,5% 甘油鼻腔给药组的脑部荧光信号最强,抗体信号在给药后约 2 小时达到峰值,离体脑成像也得到相同趋势。进一步观察不同脑区,5% 甘油组在嗅球、皮层、海马和小脑中均有更强荧光信号,其中皮层差异更明显。


研究团队还用 FITC-IgG 观察抗体在脑组织中的位置,静脉给药后,IgG 主要停留在脑血管内;5% 甘油鼻腔给药后,IgG 更多分布在脑实质中。这说明甘油辅助鼻脑递送不只是增加脑部总信号,也帮助抗体从血管相关区域进入脑组织内部。

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图3 | 甘油显著增强抗体鼻脑递送


A-B. 小鼠鼻腔递送 Cy7 标记抗 IL-17 和 Cy5 标记抗 CD73 后,于 0、0.5、1、2、4、8、12、24 和 48 小时进行脑部荧光成像。C-D. Cy7-抗 IL-17 和 Cy5-抗 CD73 荧光强度定量。E-F. 给药后 2 小时离体脑中 Cy7-抗 IL-17 和 Cy5-抗 CD73 的荧光强度定量。G. 经鼻递送或静脉注射 FITC-抗 IL-17 或 Cy5-抗 CD73 后 2 小时,脑切片荧光显微图像。细胞核用 DAPI 染色。H-K. 嗅球、皮层、海马和小脑中的荧光强度定量。L. 经鼻递送或静脉注射 FITC-IgG 后 2 小时,脑组织切片中抗体分布的代表性免疫荧光图像;血管用 CD31 染色。



4. 甘油通过暂时打开鼻黏膜紧密连接,帮助抗体经鼻进入脑内

研究团队用鼻黏膜上皮细胞模型检测跨上皮电阻(TEER)。5% 甘油处理后,TEER 下降,说明鼻黏膜屏障通透性增加。透射电镜结果也显示,5% 甘油处理 1 小时后,鼻黏膜上皮紧密连接打开。


随后,研究团队追踪 Cy5-IgG 从鼻腔到脑内的路径。给药后 30 分钟,嗅球和三叉神经中已经可以看到抗体信号;1 小时后信号增强;2 小时信号逐步转移到脑部;4 小时后,脑部仍保留较强荧光信号。结果说明甘油辅助鼻腔给药后,抗体可以沿嗅球和三叉神经相关路径进入脑内。

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图4 | 甘油增强抗体进入脑内的机制和路径


A. 5% 甘油处理后不同时间点鼻黏膜上皮细胞 TEER 值变化。B-C. 0% 甘油或 5% 甘油处理 1 小时后,鼻黏膜上皮的透射电镜图像;红色箭头标出紧密连接蛋白。D-E. 鼻腔给药 Cy5-IgG 后 30 分钟,嗅球和三叉神经的代表性荧光显微图像。F. Cy5-IgG 给药后 1 小时,三叉神经离体荧光图像。G-I. 给药后 1、2 和 4 小时,脑背侧和腹侧荧光图像。J-O. 给药后 1、2 和 4 小时不同区域荧光强度定量。



5. 双抗鼻脑递送在脑肿瘤模型中抑制肿瘤进展

完成递送验证后,研究团队进入体内治疗实验。小鼠脑内接种 B16F10-luc 或 GL261-luc 细胞,并在接种后第 6、9、12、15 和 18 天给药。治疗组包括 PBS、双抗静脉给药、无甘油鼻腔给药、抗 IL-17 单药、抗 CD73 单药,以及 5% 甘油辅助的双抗鼻腔给药。


在B16F10-luc 模型中,MRI 显示双抗鼻脑递送组肿瘤进展最慢,部分小鼠肿瘤得到明显控制。相比单药或无甘油鼻腔给药,5% 甘油辅助双抗组的相对肿瘤体积更低,并延长了小鼠生存时间。GL261-luc 模型中,活体生物发光成像也显示通过联合治疗降低了全脑肿瘤信号。


这部分研究说明甘油辅助鼻脑递送并非只提高抗体分布,还能在脑肿瘤模型中带来更强的抗肿瘤作用。

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图5 | 荷瘤小鼠体内治疗效果评估


A. 荷瘤小鼠治疗流程。B. 脑切片 T1 加权 MRI 代表图像,白色虚线标出肿瘤区域。C-D. 不同治疗组相对肿瘤体积比较。E. B16F10-luc 荷瘤小鼠生存分析。F. 接种后第 5 天至第 20 天进行生物发光成像,用于监测 GL261-luc 细胞肿瘤进展。G. 全脑生物发光强度定量分析。



6. IL-17/CD73 双重抑制增强抗 PD-1 治疗低应答模型的抗肿瘤效果

抗 PD-1 治疗在黑色素瘤中很重要,但并非所有个体都有明显应答。研究团队在 B16F10-luc 脑肿瘤模型中模拟抗 PD-1 治疗,并根据生物发光信号变化将小鼠分为应答组和低应答组。低应答小鼠中,IL-17 和 CD73 表达更高,为后续联合治疗提供了依据。


在低应答模型中,单独加入抗 IL-17 或抗 CD73 能一定程度降低肿瘤信号;进一步联合抗 PD-1、抗 IL-17 和抗 CD73 后,肿瘤抑制更明显。Ki67 染色显示肿瘤细胞增殖降低,流式分析显示 CD8⁺CD3⁺ T 细胞增加,小鼠生存时间也延长


这部分结果说明,IL-17/CD73 双重抑制可作为抗 PD-1 低应答背景下的补充策略,在小鼠脑肿瘤模型中增强免疫治疗反应。

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图6 | IL-17 和 CD73 抑制增强 B16F10-luc 荷瘤小鼠对免疫治疗的敏感性


A. B16F10-luc 荷瘤小鼠接受抗 PD-1 免疫治疗的示意图;根据生物发光强度变化,将小鼠分为应答组和低应答组。B. 抗 IL-17 或抗 CD73 治疗后小鼠生物发光强度定量。C. B16F10-luc 荷瘤小鼠治疗流程。D. 接种后第 5 天至第 20 天代表性小鼠生物发光图像。E. 全脑生物发光强度定量。F-G. 第 21 天 Ki67 免疫组化代表图像及 Ki67⁺ 细胞定量。H. CD45⁺ 细胞中 CD8⁺CD3⁺ T 细胞的流式分析。I. B16F10-luc 荷瘤小鼠生存分析。



7. 双抗联合治疗增加 CD8⁺ T 细胞,并降低 Treg 细胞比例

为观察联合治疗如何改变肿瘤免疫环境,研究团队在第 21 天取脑肿瘤组织进行免疫检测。免疫荧光显示,5% 甘油辅助的抗 IL-17+抗 CD73 组中,CD3⁺、CD3⁺CD4⁺ 和 CD3⁺CD8⁺ T 细胞均增加;未治疗肿瘤组织中 CD8⁺ T 细胞浸润较少。


流式分析进一步显示,联合治疗组 CD8⁺ T 细胞增加,FoxP3⁺CD25⁺ Treg 细胞减少,CD8⁺/Treg 比值升高。与对照组相比,联合治疗组 CD8⁺/Treg 比值增加 26.1倍。该结果说明,双抗联合治疗让脑肿瘤局部免疫环境更偏向抗肿瘤反应。

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图7 | 不同治疗方案调节 B16F10-luc 荷瘤小鼠免疫微环境


A. B16F10-luc 荷瘤小鼠治疗流程。B-E. 第 21 天脑肿瘤中 CD3⁺、CD3⁺CD4⁺ 和 CD3⁺CD8⁺ T 细胞的代表性免疫荧光图像及定量分析。F-I. T 细胞亚群流式分析;F、G 为代表性点图,H、I 为第 21 天 CD8⁺ T 细胞和 Treg 细胞定量。J. 不同治疗组脑肿瘤中 CD8⁺/Treg 比值。



8. 治疗后小鼠对再次接种肿瘤表现出更强抵抗

最后,研究团队评估联合治疗后是否形成长期免疫记忆。对于前一轮治疗后长期存活的小鼠,研究团队在首次接种 B16F10-luc 后第 45 天再次接种同种肿瘤细胞,并与年龄匹配、此前未接种过肿瘤的初始小鼠进行比较。


流式结果显示,联合治疗组小鼠中 CD44⁺CD62L^low 效应记忆 T 细胞增加,CD8⁺CD44⁺ T 细胞也增加;在 CD8⁺CD44⁺ T 细胞中,CD62L⁺ 细胞比例下降。再次接种后,联合治疗组小鼠的生物发光信号更低,并延长了小鼠生存时间。


这部分结果说明,双抗鼻脑递送不仅在给药期间抑制脑肿瘤进展,也让小鼠形成了一定程度的后续抗肿瘤免疫反应

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图8 | 抗 IL-17+抗 CD73 鼻腔治疗诱导持久免疫记忆,并保护小鼠抵抗再次接种肿瘤


A. B16F10-luc 荷瘤小鼠经抗 IL-17+抗 CD73 鼻腔治疗后,长期免疫记忆检测流程;治愈小鼠在首次接种后第 45 天再次接种肿瘤,年龄匹配初始小鼠作为对照。B、D. 初始小鼠和联合治疗组小鼠中 CD44⁺CD62L^low 效应记忆 T 细胞的代表性流式图和定量分析。C、E. 初始小鼠和联合治疗组小鼠中 CD8⁺CD44⁺ T 细胞的代表性流式图和定量分析。F. CD8⁺CD44⁺ T 细胞群中 CD62L⁺ 细胞的流式直方图和定量分析。G. 初始小鼠和抗 IL-17+抗 CD73 鼻腔治疗组小鼠再次接种 B16F10-luc 后的生物发光图像。H. 初始小鼠和抗 IL-17+抗 CD73 鼻腔治疗组小鼠再次接种 B16F10-luc 后的生存曲线。





03 研究意义


该研究为脑转移肿瘤中的抗体药物递送提供了新的临床前实验方案。传统抗体药物很难有效进入脑内,甘油辅助鼻脑递送提高了抗 IL-17 和抗 CD73 抗体进入脑组织和脑肿瘤区域的效率。


本研究也说明,脑转移免疫治疗不能只解决“药物能否到达病灶”。肿瘤局部 IL-17、HIF-1α、VEGF-A、CD73 和 ADO 等信号会共同影响 T 细胞进入和功能。抗 IL-17 与抗 CD73 联合使用后,既改善 CD73 靶向治疗受限的问题,也增强了 CD8⁺ T 细胞相关抗肿瘤反应。


结语



本研究围绕黑色素瘤脑转移治疗中的两个限制展开:抗体药物进入脑内效率不足,以及 CD73 靶向治疗受到 IL-17 相关微环境限制。

研究团队使用 5% 甘油作为鼻黏膜渗透增强剂,实现抗 IL-17 和抗 CD73 抗体的鼻脑共递送。双抗联合后,B16F10-luc 和 GL261-luc 脑肿瘤模型中的肿瘤进展受到抑制,并延长了小鼠生存时间。

在免疫层面,联合治疗增加 CD8⁺ T 细胞浸润,减少 Treg 细胞,并在再次接种实验中表现出一定的免疫记忆

整体来看,本研究为脑转移肿瘤的大分子药物递送和免疫联合治疗提供了新的临床前证据。


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