抗体芯片与质谱技术在纳米药物研究中的巧用

2021年6月和7月，国家纳米科学中心的多个课题组在纳米肿瘤疫苗研究中取得了重要突破，先后两次登上国际著名期刊Sci Transl Med（IF:17.956）。华盈生物的抗体芯片和质谱两项技术在研究中发挥了重要作用。

|   第一篇：mRNA纳米肿瘤疫苗的临床前研究

缺失和突变著名的抑癌基因PTEN 已经在很多癌症中被发现，由于PTEN可直接参与到抗肿瘤的免疫调节。因此，如果在癌症中重新开启PTEN基因的表达，通过增强抗肿瘤免疫，是否能够治疗肿瘤呢？这是一个非常有创意的假设。

国家纳米科学中心王浩课题组、中国医学科学院梅林课题组联合美国哈佛医学院研究者就开展了这项研究。研究人员通过PTEN mRNA 纳米颗粒（mPTEN@NP）载药系统传递mRNA到基因缺失和突变的PTEN-Cap8 和B16F10 细胞中，恢复了PTEN基因的表达，果然达到了有效抑制前列腺癌细胞生长，促进其凋亡的疗效（图1A）。对于纳米药物领域的科学家来说，材料科学是本行，研究中纳米药物的改造往往会花费了大量精力。而对于PTEN这种明星分子的调控，又势必会引起一系列复杂信号通路的变化。如何高效地筛选这些信号通路成为需要面对的新问题？

研究人员与华盈生物展开紧密合作，通过CSP100信号通路磷酸化广谱筛选抗体芯片技术，同时对mPTEN@NPs和PBS对照组分别处理的PTEN-Cap8细胞中的16条信号通路进行了广泛筛选（图1B）。芯片结果显示多条信号通路均围绕PTEN基因的表达发生了显著变化，尤其是自噬通路相关蛋白磷酸化调变尤为明显（图1C）。通过Western blot实验，研究人员证实了mPTEN@NP可显著增加自噬相关蛋白的表达（图1D）。并通过一系列自噬相关功能实验，明确了自噬通过诱导损伤模式识别分子 (DAMPs)，继而增加免疫原性细胞死亡（ICD）是mPTEN@NP发挥抗肿瘤作用的关键机制（图1E）。

图1 PTEN调控信号通路筛选与验证

|   第二篇：混杂肿瘤细胞膜和细菌内膜的纳米肿瘤疫苗的临床前研究

肿瘤疫苗是利用自身肿瘤抗原诱导机体免疫反应对肿瘤细胞进行特异性杀伤，但问题是：肿瘤自身抗原免疫原性弱，不能起到有效的抗肿瘤效果。为了解决这个问题，国家纳米科学中心聂广军课题组、吴雁课题组与赵宇亮院士团队共同提出：将细菌内膜作为疫苗佐剂增强肿瘤抗原的免疫原性的假设。

研究人员利用纳米技术将含有肿瘤抗原信息的肿瘤细胞膜（TM）和作为佐剂的细菌内膜（EM）同时展示于聚合物纳米颗粒表面，制备成杂合膜纳米肿瘤疫苗（HM-NPs），该新型疫苗显示了更强的抗肿瘤效果（图2A）。杂合膜纳米肿瘤疫苗的制备需要澄清组分的成分，各批次间组分不能有差异性。研究人员应用label free蛋白质组学技术（华盈生物提供技术服务）分别分析了肿瘤细胞膜（TM）和细菌内膜（EM）的蛋白谱。label free蛋白质组学技术结果显示，在4个批次的肿瘤细胞膜样本中鉴定到共有蛋白3667个，在4个批次的细菌内膜样本中鉴定到共有蛋白1649个，但各批次样本间的差异蛋白并不多，说明了研究团队纳米肿瘤疫苗制备的批间稳定性非常高（图2B），同时也说明了华盈生物蛋白质谱平台的数据高度稳定，能够真实反应原始样品的特点。有了这套质谱数据的帮助，研究人员便可大胆开展进一步的更为广泛的功能实验了。

近年来，随着蛋白质组学技术的发展，越来越多的研究小组借助蛋白质组学技术实现了研究成果的突破。国家纳米科学中心作为国家级的科学中心，承接着新型药物研发的重大使命和巨大压力。如何提高工作效率，用更快的速度获得更好的结果？跨学科强强联合是必然的选择！

华盈生物10年来一直秉承“让蛋白质研究越来越简单”的企业使命，脚踏实地的耕耘在高通量蛋白质检测领域的技术开发和科研服务中，成功创建了蛋白芯片与蛋白质谱“1+1 > 2”的双平台服务模式。为越来越多的研究团队通过蛋白质高通量筛选手段实现重大科学突破提供必要帮助。

| 相关文献

1. Lin YX, Wang Y, Ding J, Jiang A, Wang J, Yu M et al. Reactivation of the tumor suppressor PTEN by mRNA nanoparticles enhances antitumor immunity in preclinical models. [J]. Sci Transl Med. 2021;13(599):eaba9772.

2. Chen L, Qin H, Zhao R, Zhao X, Lin L, Chen Y et al. Bacterial cytoplasmic membranes synergistically enhance the antitumor activity of autologous cancer vaccines. [J]. Sci Transl Med. 2021;13(601):eabc2816.