特大メソ細孔を有する中空メソポーラスシリカナノ粒子を用いたがんワクチンの開発

Hollow Mesoporous Silica Nanoparticles with Extra-Large Mesopores for Enhanced Cancer Vaccine.

• Jun Yup Lee
• Min Kyung Kim
• Thanh Loc Nguyen
• Jaeyun Kim

抄録

従来のがん治療の限界から、がんの再発予防のためにがん免疫療法が登場しています。抗原特異的な適応免疫応答を誘発するためには、体内の樹状細胞（DC）の活性化と成熟を促進する効率的な抗原送達システムを開発することが重要である。本研究では、酸化鉄ナノ粒子の集合体からなるコアシェル型メソポーラスシリカナノ粒子からのシングルステップ合成により、超大型メソ孔を有する中空メソポーラスシリカナノ粒子（H-XL-MSNs）を合成しました。大きなメソ孔を持つメソポーラスシリカナノ粒子の内部には中空の空隙があるため、様々なサイズのモデルタンパク質を高効率でローディングすることができます。H-XL-MSNはポリエチレンイミン溶液（PEI）でコーティングされており、免疫アジュバントを提供し、粒子の表面電荷を変化させてモデル抗原を担持させ、ゆっくりと放出させます。モデル抗原を装填したPEIコーティングH-XL-MSNをベースにしたがんワクチンを用いたin vitro試験では、DCの活性化が促進されたことが示された。in vivo試験では、得られたがんワクチンは抗原特異的な細胞傷害性T細胞を増加させ、腫瘍の増殖を抑制し、マウスにがんを挑んだ後の生存率を向上させることが示された。これらの知見は、特大の細孔を持つ中空メソポーラスシリカナノ粒子が、免疫療法の優れた抗原担体として利用できることを示唆しています。

Owing to the limitations of conventional cancer therapies, cancer immunotherapy has emerged for the prevention of cancer recurrence. To provoke adaptive immune responses that are antigen-specific, it is important to develop an efficient antigen delivery system that can enhance the activation and maturation of the dendritic cells (DCs) in the human body. In this study, we synthesize hollow mesoporous silica nanoparticles with extra-large mesopores (H-XL-MSNs) based on a single-step synthesis from core-shell mesoporous silica nanoparticles with a core composed of an assembly of iron oxide nanoparticles. The hollow void inside the mesoporous silica nanoparticles with large mesopores allows a high loading efficiency of various model proteins of different sizes. The H-XL-MSNs are coated with a poly(ethyleneimine) solution (PEI) to provide an immune adjuvant and change the surface charge of the particles for loading and slow release of a model antigen. An in vitro study using a cancer vaccine based on the PEI-coated H-XL-MSNs with the loading of the model antigen showed enhanced activation of the DCs. An in vivo study demonstrated that the resulting cancer vaccine increased the antigen-specific cytotoxic T cells, enhanced the suppression of tumor growth, and improved the survival rate after challenging cancer to mice. These findings suggest that these hollow MSNs with extra-large pores can be used as excellent antigen-carriers for immunotherapy.