免疫治疗作为一种特异性治疗手段在肿瘤治疗领域显示出良好的前景。目前为止,尽管免疫细胞治疗在特定血液肿瘤方面获得了良好的治疗效果,但是对于实体瘤,现行的免疫细胞治疗只是显示出一定的清除肿瘤细胞的潜力,并没有完全地治愈癌症。近年来,缓释免疫细胞刺激因子的生物材料支架在原位募集、调控抗原递呈细胞和淋巴细胞方面显示出了良好的作用。本研究的核心目标是采用生物相容性良好的水凝胶为抗原、免疫调节剂的递送载体或免疫细胞的培养基质,联合肿瘤免疫检查点抑制剂抗体治疗调控肿瘤微环境,通过该联合免疫治疗策略以获得具有临床转化价值的肿瘤疫苗制剂。近年来,抗原表位作为一种新型肿瘤疫苗,在肿瘤个性化免疫治疗领域受到极大关注。然而,表位肽分子量小,化学结构简单,导致其免疫原性弱,在体内容易被降解,无法诱发足够强度的免疫反应,抑瘤效果不明显。通过化学修饰和自组装技术设计、构建新型表位疫苗,提高表位免疫原性和特异性细胞免疫反应,进而促进个性化肿瘤疫苗和肿瘤免疫治疗的发展。目的:在生物材料载体方面,通过调控聚合物材料的化学组成,获得性质可灵活调节的水凝胶载体,应用于肿瘤免疫治疗。在肿瘤免疫治疗方面,通过治疗性肿瘤疫苗与免疫检查点抑制剂联合的方式,期望促进机体自身免疫应答,降低肿瘤细胞免疫抑制,以及采用双抗原表位水凝胶疫苗,进一步提高癌症免疫治疗效果,获得具有临床转化潜力的疫苗制剂。方法:首先,通过L-缬氨酸N-羧酸酐(L-valNCA)的开环聚合反应(ROP)制备出了 mPEG-b-聚(L-缬氨酸)(PEV)两嵌段聚合物。改变L-Val-NCA的聚合度来研究多肽链的长度与二级结构、自组装行为以及水凝胶特性之间的关系。然后用小鼠成纤维细胞NIH/3T3细胞考察合成的四种水凝胶聚合物的细胞毒性和对细胞进行三维培养的能力。其次,从合成的四种不同分子量的多肽水凝胶中筛选出一种最适宜的水凝胶用于抗原(肿瘤细胞裂解物TCL)和TLR3激动剂(poly(I:C))的递送载体。通过在原位长效缓释肿瘤特异性抗原和免疫调节剂,考察其在体内募集、调控DCs的能力。通过小鼠的黑色素瘤治疗模型来研究这种新型水凝胶疫苗的抗肿瘤效应,并探讨其作用机制。再次,从合成的多种多肽水凝胶中筛选出可注射的自组装的聚乙二醇-聚(L-丙氨酸)多肽水凝胶用于负载抗原(肿瘤细胞裂解物TCL),粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和免疫检查点抑制剂(ICIs)。在体内和体外分别考察其对DCs的募集、调控能力。通过小鼠的黑色素瘤治疗模型来研究这种新型水凝胶疫苗联合治疗模式的抗肿瘤效果,并探讨其作用机制。最后,通过固相合成技术将表位以共价键的方式连接到能够自组装的小分子多肽上,制备含有抗原表位的多肽序列。在水溶液中键合表位的多肽共聚物组装成为具有纳米结构的溶液或水凝胶疫苗。再将键合不同抗原表位的多肽进行共组装制备多价表位疫苗。在细胞或动物水平考查新型表位疫苗激起细胞免疫应答的能力,评价其安全性与肿瘤免疫治疗效果,验证表位疫苗的优越性。结果:首先,制备了一系列聚乙二醇多肽共聚物,在水溶液中可以自组装形成纳米结构,获得纳米水溶液或水凝胶。SEM结果显示其水凝胶具有多孔互穿的网络结构。通过细胞增殖-细胞毒性检测试剂盒验证PEV共聚物具有良好的细胞相容性。三维细胞培养结果显示细胞能在水凝胶中存活并稳定增殖。其次,构建了一种同时负载抗原和免疫调节剂的可注射多肽水凝胶疫苗制剂。多肽水凝胶能够持续释放TCL或poly(I:C)超过一周,充当有效的疫苗递送载体系统。这种疫苗制剂可以在体外和体内募集,激活和成熟DCs。多肽水凝胶递送载体的使用延长了注射部位抗原的持续时间,并且促进了抗原向淋巴结回流的百分比。在B16荷瘤小鼠体内的免疫结果表明,含有TCL和poly(I:C)的多肽水凝胶疫苗制剂能够有效诱导活化的DCs迁移到回流淋巴结,并引发强烈的CTL应答而抑制肿瘤生长。再次,构建了一种同时负载抗原和免疫检查点抑制剂的可注射多肽水凝胶疫苗制剂。水凝胶可以持续释放肿瘤细胞裂解物TCL,GM-CSF以及ICIs长达10天。水凝胶疫苗可以有效地激活DCs并刺激全身的CTL反应,联合免疫检查点抑制剂获得了更强的抗黑色素瘤治疗效果。水凝胶共递送抗原和免疫检查点抑制剂能够增强免疫小鼠脾脏和肿瘤内的效应CD8+T细胞的扩增,同时降低脾脏内Treg细胞的比例。最后,以组份更加明确,特异性更强,安全性和效率更高的表位多肽为抗原,通过化学修饰和自组装方法制备具有纳米结构的溶液或水凝胶表位疫苗,其在小鼠体内产生的IgG抗体水平及血清中分泌的IFN-γ、TNF-α、IL-4、IL-2细胞因子明显提高。脾脏中CD4+T和CD8+T细胞群显著增殖。该疫苗提高了表位的免疫原性,增强特异性免疫应答。结论:我们制备的该水凝胶疫苗能够在体内有效募集大量树突状细胞,并促进其成熟,从而激活肿瘤特异性细胞毒性T细胞免疫反应,杀伤肿瘤细胞。与免疫检查点抑制剂的联合治疗抑制了免疫微环境,显著性降低了 Tregs的产生,从而进一步提高了抗肿瘤效果。双表位水凝胶疫苗的设计与构建大大提高了表位多肽的免疫原性,与裸表位和蛋白抗原相比,可以激起更加强烈的细胞和体液免疫应答。本论文研究工作表明,可注射多肽水凝胶是一种有效的疫苗和免疫检查点抑制剂的递送载体,在肿瘤疫苗的构建方面可以提供新型载体,为肿瘤的免疫治疗提供了潜在的治疗新手段。同时,基于多肽的自组装技术可以作为一种改善表位多肽免疫原性、构建新型个性化疫苗的有效手段。