Anticancer vaccines train the body's own immune system to recognize and eliminate malignant cells based on differential antigen expression. While conceptually attractive, clinical efficacy is lacking given several key challenges stemming from the similarities between cancerous and healthy tissue. Ideally, an effective vaccine formulation would deliver multiple tumor antigens in a fashion that potently stimulates endogenous immune responses against those antigens. Here, it is reported on the fabrication of a biomimetic, nanoparticulate anticancer vaccine that is capable of delivering autologously derived tumor antigen material together with a highly immunostimulatory adjuvant. The two major components, tumor antigens and adjuvant, are presented concurrently in a fashion that maximizes their ability to promote effective antigen presentation and activation of downstream immune processes. Ultimately, it is demonstrated that the formulation can elicit potent antitumor immune responses in vivo. When combined with additional immunotherapies such as checkpoint blockades, the nanovaccine demonstrates substantial therapeutic effect. Overall, the work represents the rational application of nanotechnology for immunoengineering and can provide a blueprint for the future development of personalized, autologous anticancer vaccines with broad applicability.

We report cellular nanosponges as an effective medical countermeasure to the SARS-CoV-2 virus. Two types of cellular nanosponges are made of the plasma membranes derived from human lung epithelial type II cells or human macrophages. These nanosponges display the same protein receptors, both identified and unidentified, required by SARS-CoV-2 for cellular entry. It is shown that, following incubation with the nanosponges, SARS-CoV-2 is neutralized and unable to infect cells. Crucially, the nanosponge platform is agnostic to viral mutations and potentially viral species, as well. As long as the target of the virus remains the identified host cell, the nanosponges will be able to neutralize the virus.

The recent success of immunotherapies has highlighted the power of leveraging the immune system in the fight against cancer. In order for most immune-based therapies to succeed, T cell subsets with the correct tumor-targeting specificities must be mobilized. When such specificities are lacking, providing the immune system with tumor antigen material for processing and presentation is a common strategy for stimulating antigen-specific T cell populations. While straightforward in principle, experience has shown that manipulation of the antigen presentation process can be incredibly complex, necessitating sophisticated strategies that are difficult to translate. Herein, the design of a biomimetic nanoparticle platform is reported that can be used to directly stimulate T cells without the need for professional antigen-presenting cells. The nanoparticles are fabricated using a cell membrane coating derived from cancer cells engineered to express a co-stimulatory marker. Combined with the peptide epitopes naturally presented on the membrane surface, the final formulation contains the necessary signals to promote tumor antigen-specific immune responses, priming T cells that can be used to control tumor growth. The reported approach represents an emerging strategy that can be used to develop multiantigenic, personalized cancer immunotherapies.

Platelet-mimicking nanoparticles enable the targeted delivery of small interfering RNA to tumors for anticancer therapy.

Cardiovascular disease represents one of the major causes of death across the global population. Atherosclerosis, one of its most common drivers, is characterized by the gradual buildup of arterial plaque over time, which can ultimately lead to life-threatening conditions. Given the impact of the disease on public health, there is a great need for effective and noninvasive imaging modalities that can provide valuable information on its biological underpinnings during development. Here, we leverage the role of platelets in atherogenesis to design nanocarriers capable of targeting multiple biological elements relevant to plaque development. Biomimetic nanoparticles are prepared by coating platelet membrane around a synthetic nanoparticulate core, the product of which is capable of interacting with activated endothelium, foam cells, and collagen. The effects are shown to be exclusive to platelet membrane-coated nanoparticles. These biomimetic nanocarriers are not only capable of efficiently localizing to well-developed atherosclerotic plaque, but can also target subclinical regions of arteries susceptible to plaque formation. Using a commonly employed magnetic resonance imaging contrast agent, live detection is demonstrated using an animal model of atherosclerosis. Ultimately, this strategy may be leveraged to better assess the development of atherosclerosis, offering additional information to help clinicians better manage the disease.

Abstract Intratumoral immunotherapy is an emerging modality for the treatment of solid tumors. Toll-like receptor (TLR) agonists have shown promise for eliciting immune responses, but systemic administration often results in the development of adverse side effects. Herein, we investigate whether localized delivery of the TLR agonist, resiquimod (R848), via platelet membrane-coated nanoparticles (PNP-R848) elicits antitumor responses. The membrane coating provides a means of enhancing interactions with the tumor microenvironment, thereby maximizing the activity of R848. Intratumoral administration of PNP-R848 strongly enhances local immune activation and leads to complete tumor regression in a colorectal tumor model, while providing protection against repeated tumor re-challenges. Moreover, treatment of an aggressive breast cancer model with intratumoral PNP-R848 delays tumor growth and inhibits lung metastasis. Our findings highlight the promise of locally delivering immunostimulatory payloads using biomimetic nanocarriers, which possess advantages such as enhanced biocompatibility and natural targeting affinities.