国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

纳米材料对血液免疫功能细胞的作用及其在白血病免疫治疗中的新方法研究

中国医学科学院基础医学研究所 许海燕 教授


碳纳米管与巨噬细胞相互作用研究

巨噬细胞是重要的免疫细胞,其活化状态和免疫功能随所受到的外界刺激和环境中的信号分子不同而发生变化,在肿瘤免疫环境的调控方面具有重要的作用。多壁碳纳米管与巨噬细胞的相互作用,是决定碳纳米管相关后续免疫响应的关键环节。研究发现,碳纳米管与巨噬细胞孵育后,可以通过多种途径进入细胞内部,触发巨噬细胞的吞噬活化,引起多种吞噬相关的受体表达增加,包括CD11b、CD14、CD206等。巨噬细胞骨架改变和重构,摄取大量的碳纳米管,并引起ROS表达增加(图1)。从细胞因子谱结果发现,碳纳米管诱导巨噬细胞释放包括MIP-1和MIP-2在内的细胞趋化因子表达明显增加,而其他炎症因子的表达则相对很低(图2);这些碳纳米管诱导分泌的趋化因子招募新的巨噬细胞,表现碳纳米管孵育浓度和时间的依赖性的促细胞迁移作用;用MIP-1和MIP-2的特异性抗体和阻断剂可以有效阻断碳纳米管诱导的巨噬细胞迁移(图3)。

碳纳米管使巨噬细胞呈现出一种独特的活化状态,兼具经典炎性活化和组织修复的混合表型,有利于组织修复和血管形成。该部分研究成果已经投稿,目前正在修稿中。


图1 多壁碳纳米管的理化性质表征(a,b,c);巨噬细胞吞噬碳纳米管及骨架改变(d);碳纳米管引起巨噬细胞内ROS产生。


图2 碳纳米管-巨噬细胞细胞因子表达谱。碳纳米管主要引起趋化因子表达增加。


图3 碳纳米管引起巨噬细胞分泌趋化因子MIP-1α和MIP-2,从而招募新的巨噬细胞,这种作用具有碳纳米管孵育浓度和时间依赖性。MIP-1α和MIP-2特异性抗体可以有效抑制碳纳米管介导的巨噬细胞趋化迁移。