Abstract
Among many treatment options to prevent cancer progression, cancer immunotherapy has become a powerful clinical strategy due to its favorable clinical outcomes. The number of clinical trials in immune checkpoint blockade (ICB) therapy and chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy has been remarkably increasing in recent years. However, the currently available options for these treatments pose significant challenges related to immune-related adverse effects and limited therapeutic efficacy. Excellent delivery technologies by leveraging biomaterials to mitigate these limitations could potentially advance current cancer immunotherapies for a wide range of applications. In this review, we analyze various strategies of biomaterial-assisted cancer immunotherapy for localized, targeted, and combined treatments and then summarize the promises and challenges for integrating biomaterial-based delivery technologies into cancer immunotherapy.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
D. N. Khalil, E. L. Smith, R. J. Brentjens and J. D. Wolchok, Nat. Rev. Clin. Oncol., 13, 273 (2016).
D. S. Chen and I. Mellman, Immunity, 39, 1 (2013).
S. A. Rosenberg, J. Immunol., 192, 5451 (2014).
A. D. Waldman, J. M. Fritz and M. J. Lenardo, Nat. Rev. Immunol., 20, 651 (2020).
J. M. Mjösberg, S. Trifari, N. K. Crellin, C. P. Peters, C. M. van Drunen, B. Piet, W. J. Fokkens, T. Cupedo and H. Spits, Nat. Immunol., 12, 1055 (2011).
J. B. Swann and M. J. Smyth, J. Clin. Invest., 117, 1137 (2007).
D. M. Pardoll, Nat. Rev. Cancer, 12, 252 (2012).
S. C. Wei, C. R. Duffy and J. P. Allison, Cancer Discov., 8, 1069 (2018).
J. R. Brahmer, S. S. Tykodi, L. Q. M. Chow, W-J. Hwu, S. L. Topalian, P. Hwu, C. G. Drake, L. H. Camacho, J. Kauh, K. Odunsi, H. C. Pitot, O. Hamid, S. Bhatia, R. Martins, K. Eaton, S. Chen, T. M. Salay, S. Alaparthy, J. F. Grosso, A. J. Korman, S. M. Parker, S. Agrawal, S. M. Goldberg, D. M. Pardoll, A. Gupta and J. M. Wigginton, N. Engl. J. Med., 366, 2455 (2012).
A. D. Fesnak, C. H. June and B. L. Levine, Nat. Rev. Cancer, 16, 566 (2016).
D. L. Porter, W. T. Hwang, N. V. Frey, S. F. Lacey, P. A. Shaw, A. W. Loren, A. Bagg, K. Marcucci, A. Shen, V. Gonzalez, D. Ambrose, S. A. Grupp, A. Chew, Z. Zheng, M. C. Milone, B. L. Levine, J. J. Melenhorst and C. H. June, Sci. Transl. Med., 7, 303ra139 (2015).
C. H. June, R. S. O’Connor, O. U. Kawalekar, S. Ghassemi and M. C. Milone, Science, 359, 1361 (2018).
I. Melero, G. Gaudernack, W. Gerritsen, C. Huber, G. Parmiani, S. Scholl, N. Thatcher, J. Wagstaff, C. Zielinski, I. Faulkner and H. Mellstedt, Nat. Rev. Clin. Oncol., 11, 509 (2014).
S. A. Rosenberg, J. C. Yang and N. P. Restifo, Nat. Med., 10, 909 (2004).
R. S. Riley, C. H. June, R. Langer and M. J. Mitchell, Nat. Rev. Drug Discov., 18, 175 (2019).
A. Ribas and J. D. Wolchok, Science, 359, 1350 (2018).
C. Sun, R. Mezzadra and T. N. Schumacher, Immunity, 48, 434 (2018).
F. S. Hodi, S. J. O’Day, D. F. McDermott, R. W. Weber, J. A. Sosman, J. B. Haanen, R. Gonzalez, C. Robert, D. Schadendorf, J. C. Hassel, W. Akerley, A. J. M. van den Eertwegh, J. Lutzky, P. Lorigan, J. M. Vaubel, G. P. Linette, D. Hogg, C. H. Ottensmeier, C. Lebbé, C. Peschel, I. Quirt, J. I. Clark, J. D. Wolchok, J. S. Weber, J. Tian, M. J. Yellin, G. M. Nichol, A. Hoos and W. J. Urba, N. Engl. J. Med., 363, 711 (2010).
F. Teng, X. Meng, L. Kong and J. Yu, Cancer Lett., 414, 166 (2018).
J. E. Rosenberg, J. Hoffman-Censits, T. Powles, M. S. van der Heijden, A. V. Balar, A. Necchi, N. Dawson, P. H. O’Donnell, A. Balmanoukian, Y. Loriot, S. Srinivas, M. M. Retz, P. Grivas, R. W. Joseph, M. D. Galsky, M. T. Fleming, D. P. Petrylak, J. L. Perez-Gracia, H. A. Burris, D. Castellano, C. Canil, J. Bellmunt, D. Bajorin, D. Nickles, R. Bourgon, G. M. Frampton, N. Cui, S. Mariathasan, O. Abidoye, G. D. Fine and R. Dreicer, Lancet, 387, 1909 (2016).
H. L. Kaufman, J. Russell, O. Hamid, S. Bhatia, P. Terheyden, S. P. D’Angelo, K. C. Shih, C. Lebbé, G. P. Linette, M. Milella, I. Brownell, K. D. Lewis, J. H. Lorch, K. Chin, L. Mahnke, A. von Heydebreck, J.-M. Cuillerot and P. Nghiem, Lancet Oncol., 17, 1374 (2016).
S. Srivastava and S. R. Riddell, J. Immunol., 200, 459 (2018).
S. S. Neelapu, S. Tummala, P. Kebriaei, W. Wierda, C. Gutierrez, F. L. Locke, K. V. Komanduri, Y. Lin, N. Jain, N. Daver, J. Westin, A. M. Gulbis, M. E. Loghin, J. F. de Groot, S. Adkins, S. E. Davis, K. Rezvani, P. Hwu and E. J. Shpall, Nat. Rev. Clin. Oncol., 15, 47 (2018).
L. Milling, Y. Zhang and D. J. Irvine, Adv. Drug Deliv. Rev., 114, 79 (2017).
S. Lee and L. Margolin, Cancers, 3, 3856 (2011).
J. S. Weber, K. C. Kahler and A. Hauschild, J. Clin. Oncol., 30, 2691 (2012).
C. Boutros, A. Tarhini, E. Routier, O. Lambotte, F. L. Ladurie, F. Carbonnel, H. Izzeddine, A. Marabelle, S. Champiat, A. Berdelou, E. Lanoy, M. Texier, C. Libenciuc, A. M. M. Eggermont, J.-C. Soria, C. Mateus and C. Robert, Nat. Rev. Clin. Oncol., 13, 473 (2016).
J. S. Weber and J. J. Mulé, Nat. Biotechnol., 33, 44 (2015).
C. Wang, Y. Ye, Q. Hu, A. Bellotti and Z. Gu, Adv. Mater., 29, 1606036 (2017).
H. Wang and D. J. Mooney, Nat. Mater., 17, 761 (2018).
Q. Chen, M. Chen and Z. Liu, Chem. Soc. Rev, 48, 5506 (2019).
H. Wang, A. J. Najibi, M. C. Sobral, B. R. Seo, J. Y. Lee, D. Wu, A. W. Li, C. S. Verbeke and D. J. Mooney, Nat. Commun., 11, 5696 (2020).
A. J. Najibi and D. J. Mooney, Adv. Drug Deliv. Rev., 161–162, 42 (2020).
D. Ricklin, G. Hajishengallis, K. Yang and J. D. Lambris, Nat. Immunol., 11, 785 (2010).
I. Mellman, G. Coukos and G. Dranoff, Nature, 480, 480 (2011).
M. Yarchoan, B. A. Johnson, E. R. Lutz, D. A. Laheru and E. M. Jaffee, Nat. Rev. Cancer, 17, 209 (2017).
S. M. Crusz and F. R. Balkwill, Nat. Rev. Clin. Oncol., 12, 584 (2015).
K. J. Hiam-Galvez, B. M. Allen and M. H. Spitzer, Nat. Rev. Cancer, 21, 345 (2021).
D. H. Munn and V. Bronte, Curr. Opin. Immunol., 39, 1 (2016).
W. J. Ho, E. M. Jaffee and L. Zheng, Nat. Rev. Clin. Oncol., 17, 527 (2020).
Y. Togashi, K. Shitara and H. Nishikawa, Nat. Rev. Clin. Oncol., 16, 356 (2019).
M. Mohme, S. Riethdorf and K. Pantel, Nat. Rev. Clin. Oncol., 14, 155 (2017).
Z. Hu, P. A. Ott and C. J. Wu, Nat. Rev. Immunol., 18, 168 (2018).
E. S. Trombetta and I. Mellman, Annu. Rev. Immunol., 23, 975 (2005).
J. Banchereau and R. M. Steinman, Nature, 392, 245 (1998).
I. Mellman and R. M. Steinman, Cell, 106, 255 (2001).
R. M. Steinmanand J. Banchereau, Nature, 449, 419 (2007).
H. Wang, M. C. Sobral, D. K. Y. Zhang, A. N. Cartwright, A. W. Li, M. O. Dellacherie, C. M. Tringides, S. T. Koshy, K. W. Wucherpfennig and D. J. Mooney, Nat. Mater., 19, 1244 (2020).
J. Banchereau and A. K. Palucka, Nat. Rev. Immunol., 5, 296 (2005).
K. Palucka and J. Banchereau, Immunity, 39, 38 (2013).
P. W. Kantoff, C. S. Higano, N. D. Shore, E. R. Berger, E. J. Small, D. F. Penson, C. H. Redfern, A. C. Ferrari, R. Dreicer, R. B. Sims, Y. Xu, M. W. Frohlich and P. F. Schellhammer, N. Engl. J. Med., 363, 411 (2010).
M. A. Cheever and C. S. Higano, Clin. Cancer Res., 17, 3520 (2011).
E. Gilboa, J. Clin. Invest., 117, 1195 (2007).
M. Dullaers, S. van Meirvenne, C. Heirman, L. Straetman, A. Bonehill, J. L. Aerts, K. Thielemans and K. Breckpot, Gene Ther., 13, 630 (2006).
K. Breckpot, J. L. Aerts and K. Thielemans, Gene Ther., 14, 847 (2007).
L. Yang, H. Yang, K. Rideout, T. Cho, K. I. Joo, L. Ziegler, A. Elliot, A. Walls, D. Yu, D. Baltimore and P. Wang, Nat. Biotechnol., 26, 326 (2008).
L. Labanieh, R. G. Majzner and C. L. Mackall, Nat. Biomed. Eng., 2, 377 (2018).
S. S. Neelapu, F. L. Locke, N. L. Bartlett, L. J. Lekakis, D. B. Miklos, C. A. Jacobson, I. Braunschweig, O. O. Oluwole, T. Siddiqi, Y. Lin, J. M. Timmerman, P. J. Stiff, J. W. Friedberg, I. W. Flinn, A. Goy, B. T. Hill, M. R. Smith, A. Deol, U. Farooq, P. McSweeney, J. Munoz, I. Avivi, J. E. Castro, J. R. Westin, J. C. Chavez, A. Ghobadi, K. V. Komanduri, R. Levy, E. D. Jacobsen, T. E. Witzig, P. Reagan, A. Bot, J. Rossi, L. Navale, Y. Jiang, J. Aycock, M. Elias, D. Chang, J. Wiezorek and W. Y. Go, N. Engl. J. Med., 377, 2531 (2017).
S. L. Maude, T. W. Laetsch, J. Buechner, S. Rives, M. Boyer, H. Bittencourt, P. Bader, M. R. Verneris, H. E. Stefanski, G. D. Myers, M. Qayed, B. De Moerloose, H. Hiramatsu, K. Schlis, K. L. Davis, P. L. Martin, E. R. Nemecek, G. A. Yanik, C. Peters, A. Baruchel, N. Boissel, F. Mechinaud, A. Balduzzi, J. Krueger, C. H. June, B. L. Levine, P. Wood, T. Taran, M. Leung, K. T. Mueller, Y. Zhang, K. Sen, D. Lebwohl, M. A. Pulsipher and S. A. Grupp, N. Engl. J. Med., 378, 439 (2018).
J. Scholler, T. L. Brady, G. Binder-Scholl, W.-T. Hwang, G. Plesa, K. M. Hege, A. N. Vogel, M. Kalos, J. L. Riley, S. G. Deeks, R. T. Mitsuyasu, W. B. Bernstein, N. E. Aronson, B. L. Levine, F. D. Bushman and C. H. June, Sci. Transl. Med., 4, 132ra53 (2012).
S. Depil, P. Duchateau, S. A. Grupp, G. Mufti and L. Poirot, Nat. Rev. Drug. Discov., 19, 185 (2020).
S. Rafiq, C. S. Hackett and R. J. Brentjens, Nat. Rev. Clin. Oncol., 17, 147 (2020).
P. Darvin, S. M. Toor, V. Sasidharan Nair and E. Elkord, Exp. Mol. Med., 50, 1 (2018).
Y. Ishida, Y. Agata, K. Shibahara and T. Honjo, EMBO J., 11, 3887 (1992).
C. Robert, J. Schachter, G. V. Long, A. Arance, J. J. Grob, L. Mortier, A. Daud, M. S. Carlino, C. McNeil, M. Lotem, J. Larkin, P. Lorigan, B. Neyns, C. U. Blank, O. Hamid, C. Mateus, R. Shapira-Frommer, M. Kosh, H. Zhou, N. Ibrahim, S. Ebbinghaus and A. Ribas, N. Engl. J. Med., 372, 2521 (2015).
A. W. Tolcher, M. Sznol, S. Hu-Lieskovan, K. P. Papadopoulos, A. Patnaik, D. W. Rasco, D. Di Gravio, B. Huang, D. Gambhire, Y. Chen, A. D. Thall, N. Pathan, E. V. Schmidt and L. Q. M. Chow, Clin. Cancer Res., 23, 5349 (2017).
S. L. Topalian, M. Sznol, D. F. McDermott, H. M. Kluger, R. D. Carvajal, W. H. Sharfman, J. R. Brahmer, D. P. Lawrence, M. B. Atkins, J. D. Powderly, P. D. Leming, E. J. Lipson, I. Puzanov, D. C. Smith, J. M. Taube, J. M. Wigginton, G. D. Kollia, A. Gupta, D. M. Pardoll, J. A. Sosman and F. S. Hodi, J. Clin. Oncol., 32, 1020 (2014).
J. E. Rosenberg, J. Hoffman-Censits, T. Powles, M. S. van der Heijden, A. V. Balar, A. Necchi, N. Dawson, P. H. O’Donnell, A. Balmanoukian, Y. Loriot, S. Srinivas, M. M. Retz, P. Grivas, R. W. Joseph, M. D. Galsky, M. T. Fleming, D. P. Petrylak, J. L. Perez-Gracia, H. A. Burris, D. Castellano, C. Canil, J. Bellmunt, D. Bajorin, D. Nickles, R. Bourgon, G. M. Frampton, N. Cui, S. Mariathasan, O. Abidoye, G. D. Fine and R. Dreicer, Lancet, 387, 1909 (2016).
M. C. Garassino, B.-C. Cho, J.-H. Kim, J. Mazières, J. Vansteenkiste, H. Lena, J. Corral Jaime, J. E. Gray, J. Powderly, C. Chouaid, P. Bidoli, P. Wheatley-Price, K. Park, R. A. Soo, Y. Huang, C. Wadsworth, P. A. Dennis, N. A. Rizvi, L. Paz-Ares Rodriguez, S. Novello, S. Hiret, P. Schmid, E. Laack, R. Califano, M. Maemondo, S.-W. Kim, J. Chaft, D. Vicente Baz, T. Berghmans, D.-W. Kim, V. Surmont, M. Reck, J.-Y. Han, E. Holgado Martin, C. Belda Iniesta, Y. Oe, A. Chella, A. Chopra, G. Robinet, H. Soto Parra, M. Thomas, P. Cheema, N. Katakami, W.-C. Su, Y.-C. Kim, J. Wolf, J.-S. Lee, H. Saka, M. Milella, I. Ramos Garcia, A. Sibille, T. Yokoi, E. J. Kang, S. Atagi, E. Spaeth-Schwalbe, M. Nishio, F. Imamura, N. Gabrail, R. Veillon, S. Derijcke, T. Maeda, D. Zylla, K. Kubiak, A. Santoro, M. N. Uy, S. Lucien Geater, A. Italiano, D. Kowalski, F. Barlesi, Y.-M. Chen, D. Spigel, B. Chewaskulyong, R. Garcia Gomez, R. Alvarez Alvarez, C.-H. Yang, T.-C. Hsia, F. Denis, H. Sakai, M. Vincent, K. Goto, J. Bosch-Barrera, G. Weiss, J.-L. Canon, C. Scholz, M. Aglietta, H. Kemmotsu, K. Azuma, P. Bradbury, R. Feld, A. Chachoua, J. Jassem, R. Juergens, R. Palmero Sanchez, A. Malcolm, N. Vrindavanam, K. Kubota, C. Waller, D. Waterhouse, B. Coudert, Z. Mark, M. Satouchi, G.-C. Chang, C. Herzmann, A. Chaudhry, S. Giridharan, P. Hesketh, N. Ikeda, R. Boccia, N. Iannotti, M. Haigentz, J. Reynolds, J. Querol, K. Nakagawa, S. Sugawara, E. H. Tan, T. Hirashima, S. Gettinger, T. Kato, K. Takeda, O. Juan Vidal, A. Mohn-Staudner, A. Panwalkar, D. Daniel, K. Kobayashi, G. E. I. Ladrera, C. Schulte, M. Sebastian, M. Cernovska, H. Coupkova, L. Havel, N. Pauk, J. Singh, S. Murakami, T. Csoszi, G. Losonczy, A. Price, I. Anderson, M. Iqbal, V. Torri, E. Juhasz, S. Khanani, L. Koubkova, B. Levy, R. Page, C. Bocskei, L. Crinò, D. Einspahr, C. Hagenstad, N. Juat, L. Overton, M. Garrison and Z. Szalai, Lancet Oncol., 19, 521 (2018).
L. Chen and X. Han, J. Clin. Invest., 125, 3384 (2015).
M. A. Aznar, N. Tinari, A. J. Rullán, A. R. Sánchez-Paulete, M. E. Rodriguez-Ruiz and I. Melero, J. Immunol., 198, 31 (2017).
M. F. Fransen, T. C. van der Sluis, F. Ossendorp, R. Arens and C. J. M. Melief, Clin. Cancer Res., 19, 5381 (2013).
B. G. Molenkamp, B. J. R. Sluijter, P. A. M. van Leeuwen, S. J. A. M. Santegoets, S. Meijer, P. G. J. T. B. Wijnands, J. B. A. G. Haanen, A. J. M. van den Eertwegh, R. J. Scheper and T. D. de Gruijl, Clin. Cancer Res., 14, 4532 (2008).
G. Chen, A. C. Huang, W. Zhang, G. Zhang, M. Wu, W. Xu, Z. Yu, J. Yang, B. Wang, H. Sun, H. Xia, Q. Man, W. Zhong, L. F. Antelo, B. Wu, X. Xiong, X. Liu, L. Guan, T. Li, S. Liu, R. Yang, Y. Lu, L. Dong, S. McGettigan, R. Somasundaram, R. Radhakrishnan, G. Mills, Y. Lu, J. Kim, Y. H. Chen, H. Dong, Y. Zhao, G. C. Karakousis, T. C. Mitchell, L. M. Schuchter, M. Herlyn, E. J. Wherry, X. Xu and W. Guo, Nature, 560, 382 (2018).
J. S. O’Donnell, M. W. L. Teng and M. J. Smyth, Nat. Rev. Clin. Oncol., 16, 151 (2019).
K. I. Joo, Y. Jeong, S.-M. Hwang, M. Shin, J. Lee, G. Sharma, H. Lee, S.-H. Im and H. J. Cha, Biomaterials, 263, 120380 (2020).
J. H. Waite and M. L. Tanzer, Science, 212, 1038 (1981).
H. Zeng, D. S. Hwang, J. N. Israelachvili and J. H. Waite, Proc. Nati. Acad. Sci. USA, 107, 12850 (2010).
B. P. Lee, P. B. Messersmith, J. N. Israelachvili and J. H. Waite, Annu. Rev. Mater. Res., 41, 99 (2011).
Y. K. Jo, H. J. Kim, Y. Jeong, K. I. Joo and H. J. Cha, Adv. Mater. Interfaces, 5, 1800068 (2018).
D. S. Hwang, Y. Gim, H. J. Yoo and H. J. Cha, Biomaterials, 28, 3560 (2007).
E. Y. Jeon, K. I. Joo and H. J. Cha, Acta Biomater., 114, 244 (2020).
C. Wang, Y. Ye, G. M. Hochu, H. Sadeghifar and Z. Gu, Nano Lett., 16, 2334 (2016).
D. H. Munn and A. L. Mellor, J. Clin. Invest., 117, 1147 (2007).
Y. Ye, J. Wang, Q. Hu, G. M. Hochu, H. Xin, C. Wang and Z. Gu, ACS Nano, 10, 8956 (2016).
K. Sanderson, R. Scotland, P. Lee, D. Liu, S. Groshen, J. Snively, S. Sian, G. Nichol, T. Davis, T. Keler, M. Yellin and J. Weber, J. Clin. Oncol., 23, 741 (2005).
M. F. Fransen, M. Sluijter, H. Morreau, R. Arens and C. J. Melief, Clin. Cancer Res., 17, 2270 (2011).
B. S. Graham, M. J. McElrath, M. C. Keefer, K. Rybczyk, D. Berger, K. J. Weinhold, J. Ottinger, G. Ferarri, D. C. Montefiori, D. Stablein, C. Smith, R. Ginsberg, J. Eldridge, A. Duerr, P. Fast and B. F. Haynes, PLoS One, 5, e11995 (2010).
M. F. Fransen, T. C. van der Sluis, F. Ossendorp, R. Arens and C. J. Melief, Clin. Cancer Res., 19, 5381 (2013).
R. Kuai, L. J. Ochyl, K. S. Bahjat, A. Schwendeman and J. J. Moon, Nat. Mater., 16, 489 (2017).
G. Zhu, G. M. Lynn, O. Jacobson, K. Chen, Y. Liu, H. Zhang, Y. Ma, F. Zhang, R. Tian, Q. Ni, S. Cheng, Z. Wang, N. Lu, B. C. Yung, Z. Wang, L. Lang, X. Fu, A. Jin, I. D. Weiss, H. Vishwasrao, G. Niu, H. Shroff, D. M. Klinman, R. A. Seder and X. Chen, Nat. Commun., 8, 1954 (2017).
Q. Chen, C. Wang, X. Zhang, G. Chen, Q. Hu, H. Li, J. Wang, D. Wen, Y. Zhang, Y. Lu, G. Yang, C. Jiang, J. Wang, G. Dotti and Z. Gu, Nat. Nanotechnol., 14, 89 (2019).
X. Liu, Y. Pu, K. Cron, L. Deng, J. Kline, W. A. Frazier, H. Xu, H. Peng, Y.-X. Fu and M. M. Xu, Nat. Med., 21, 1209 (2015).
Q. Chen, G. Chen, J. Chen, J. Shen, X. Zhang, J. Wang, A. Chan and Z. Gu, Nano Lett., 19, 4879 (2019).
S. Yu, C. Wang, J. Yu, J. Wang, Y. Lu, Y. Zhang, X. Zhang, Q. Hu, W. Sun, C. He, X. Chen and Z. Gu, Adv. Mater., 30, e1801527 (2018).
G. Chen, Z. Chen, D. Wen, Z. Wang, H. Li, Y. Zeng, G. Dotti, R. E. Wirz and Z. Gu, Proc. Nati. Acad. Sci. USA, 117, 3687 (2020).
O. A. Ali, N. Huebsch, L. Cao, G. Dranoff and D. J. Mooney, Nat. Mater., 8, 151 (2009).
Y. Chao, L. Xu, C. Liang, L. Feng, J. Xu, Z. Dong, L. Tian, X. Yi, K. Yang and Z. Liu, Nat. Biomed. Eng., 2, 611 (2018).
C. Wang, J. Wang, X. Zhang, S. Yu, D. Wen, Q. Hu, Y. Ye, H. Bomba, X. Hu, Z. Liu, G. Dotti and Z. Gu, Sci. Transl. Med., 10, eaan3682 (2018).
P. C. DeMuth, Y. Min, B. Huang, J. A. Kramer, A. D. Miller, D. H. Barouch, P. T. Hammond and D. J. Irvine, Nat. Mater., 12, 367 (2013).
W. Jiang, C. A. von Roemeling, Y. Chen, Y. Qie, X. Liu, J. Chen and B. Y. S. Kim, Nat. Biomed. Eng., 1, 0029 (2017).
D. J. Irvine, M. C. Hanson, K. Rakhra and T. Tokatlian, Chem. Rev., 115, 11109 (2015).
L. Rao, L.-L. Bu, B. Cai, J.-H. Xu, A. Li, W.-F. Zhang, Z.-J. Sun, S.-S. Guo, W. Liu, T.-H. Wang and X.-Z. Zhao, Adv. Mater., 28, 3460 (2016).
J. Jiang, N. Shen, T. Ci, Z. Tang, Z. Gu, G. Li and X. Chen, Adv. Mater., 31, 1904278 (2019).
T. Jiang, R. Mo, A. Bellotti, J. Zhou and Z. Gu, Adv. Funct. Mater., 24, 2295 (2014).
J. J. Moon, H. Suh, A. Bershteyn, M. T. Stephan, H. Liu, B. Huang, M. Sohail, S. Luo, S. H. Um, H. Khant, J. T. Goodwin, J. Ramos, W. Chiu and D. J. Irvine, Nat. Mater., 10, 243 (2011).
Y. Wang and D. J. Irvine, Biomaterials, 32, 4903 (2011).
Y. Hori, A. M. Winans, C. C. Huang, E. M. Horrigan and D. J. Irvine, Biomaterials, 29, 3671 (2008).
P. C. DeMuth, X. Su, R. E. Samuel, P. T. Hammond and D. J. Irvine, Adv. Mater., 22, 4851 (2010).
X. Su, B.-S. Kim, S. R. Kim, P. T. Hammond and D. J. Irvine, ACS Nano, 3, 3719 (2009).
G. Orive, M. De Castro, H. J. Kong, R. M. Hernández, S. Ponce, D. J. Mooney and J. L. Pedraz, J. Control. Release, 135, 203 (2009).
T.-Y. Shih, S. O. Blacklow, A. W. Li, B. R. Freedman, S. Bencherif, S. T. Koshy, M. C. Darnell and D. J. Mooney, Adv. Healthc. Mater., 7, e1701469 (2018).
X. Han, S. Shen, Q. Fan, G. Chen, E. Archibong, G. Dotti, Z. Liu, Z. Gu and C. Wang, Sci. Adv., 5, eaaw6870 (2019).
Q. Hu, W. Sun, J. Wang, H. Ruan, X. Zhang, Y. Ye, S. Shen, C. Wang, W. Lu, K. Cheng, G. Dotti, J. F. Zeidner, J. Wang and Z. Gu, Nat. Biomed. Eng., 2, 831 (2018).
X. Zhang, J. Wang, Z. Chen, Q. Hu, C. Wang, J. Yan, G. Dotti, P. Huang and Z. Gu, Nano Lett., 18, 5716 (2018).
S. Im, D. Jang, G. Saravanakumar, J. Lee, Y. Kang, Y. M. Lee, J. Lee, J. Doh, Z. Y. Yang, M. H. Jang and W. J. Kim, Adv. Mater., 32, 2000020 (2020).
C. Wang, W. Sun, Y. Ye, Q. Hu, H. N. Bomba and Z. Gu, Nat. Biomed. Eng., 1, 0011 (2017).
D. Chakravarti and W. W. Wong, Trends Biotechnol., 33, 449 (2015).
R. A. Morgan, M. E. Dudley, J. R. Wunderlich, M. S. Hughes, J. C. Yang, R. M. Sherry, R. E. Royal, S. L. Topalian, U. S. Kammula, N. P. Restifo, Z. Zheng, A. Nahvi, C. R. de Vries, L. J. Rogers-Freezer, S. A. Mavroukakis and S. A. Rosenberg, Science, 314, 126 (2006).
C. Berger, M. Berger, R. C. Hackman, M. Gough, C. Elliott, M. C. Jensen and S. R. Riddell, Blood, 114, 2417 (2009).
J. A. Thompson, D. J. Lee, W. W. Cox, C. G. Lindgren, C. Collins, K. A. Neraas, R. A. Dennin and A. Fefer, Cancer Res., 47, 4202 (1987).
M. T. Stephan, J. J. Moon, S. H. Um, A. Bershteyn and D. J. Irvine, Nat. Med., 16, 1035 (2010).
R. B. Jones, S. Mueller, S. Kumari, V. Vrbanac, S. Genel, A. M. Tager, T. M. Allen, B. D. Walker and D. J. Irvine, Biomaterials, 117, 44 (2017).
R. H. Vonderheide, Nat. Med., 21, 1122 (2015).
E. J. Lee, G. H. Nam, N. K. Lee, M. Kih, E. Koh, Y. K. Kim, Y. Hong, S. Kim, S. Y. Park, C. Jeong, Y. Yang and I. S. Kim, Adv. Mater., 30, 1705581 (2018).
D. J. Irvine, M. A. Swartz and G. L. Szeto, Nat. Mater., 12, 978 (2013).
T. M. Allen and P. R. Cullis, Adv. Drug Deliv. Rev., 65, 36 (2013).
F. Danhier, E. Ansorena, J. M. Silva, R. Coco, A. Le Breton and V. Préat, J. Control. Release, 161, 505 (2012).
H. Yue and G. Ma, Vaccine, 33, 5927 (2015).
P. Zhang, Y.-C. Chiu, L. H. Tostanoski and C. M. Jewell, ACS Nano, 9, 6465 (2015).
K. Niikura, T. Matsunaga, T. Suzuki, S. Kobayashi, H. Yamaguchi, Y. Orba, A. Kawaguchi, H. Hasegawa, K. Kajino, T. Ninomiya, K. Ijiro and H. Sawa, ACS Nano, 7, 3926 (2013).
P. H. Lizotte, A. M. Wen, M. R. Sheen, J. Fields, P. Rojanasopondist, N. F. Steinmetz and S. Fiering, Nat. Nanotechnol., 11, 295 (2016).
T. Storni, C. Ruedl, K. Schwarz, R. A. Schwendener, W. A. Renner and M. F. Bachmann, J. Immunol., 172, 1777 (2004).
L. M. Kranz, M. Diken, H. Haas, S. Kreiter, C. Loquai, K. C. Reuter, M. Meng, D. Fritz, F. Vascotto, H. Hefesha, C. Grunwitz, M. Vormehr, Y. Hüsemann, A. Selmi, A. N. Kuhn, J. Buck, E. Derhovanessian, R. Rae, S. Attig, J. Diekmann, R. A. Jabulowsky, S. Heesch, J. Hassel, P. Langguth, S. Grabbe, C. Huber, Ö. Türeci and U. Sahin, Nature, 534, 396 (2016).
Y. Liu, L. Xiao, K. I. Joo, B. Hu, J. Fang and P. Wang, Biomacromolecules, 15, 3836 (2014).
J. Park, S. H. Wrzesinski, E. Stern, M. Look, J. Criscione, R. Ragheb, S. M. Jay, S. L. Demento, A. Agawu, P. Licona Limon, A. F. Ferrandino, D. Gonzalez, A. Habermann, R. A. Flavell and T. M. Fahmy, Nat. Mater., 11, 895 (2012).
K. M. Mahoney, P. D. Rennert and G. J. Freeman, Nat. Rev. Drug Discov., 14, 561 (2015).
A. P. Casiano, P. Mroz and M. R. Hamblin, Nat. Rev. Cancer, 6, 535 (2006).
L. Cheng, C. Wang, L. Feng, K. Yang and Z. Liu, Chem. Rev., 114, 10869 (2014).
Q. Chen, L. Xu, C. Liang, C. Wang, R. Peng and Z. Liu, Nat. Commun., 7, 13193 (2016).
Q. Chen, Q. Hu, E. Dukhovlinova, G. Chen, S. Ahn, C. Wang, E. A. Ogunnaike, F. S. Ligler, G. Dotti and Z. Gu, Adv. Mater., 31, 1900192 (2019).
J. Xu, L. Xu, C. Wang, R. Yang, Q. Zhuang, X. Han, Z. Dong, W. Zhu, R. Peng and Z. Liu, ACS Nano, 11, 4463 (2017).
S.-X. Chen, M. Ma, F. Xue, S. Shen, Q. Chen, Y. Kuang, K. Liang, X. Wang and H. Chen, J. Control. Release, 324, 218 (2020).
Acknowledgements
This work was supported by the Ewha Womans University Research Grant of 2021 and Basic Science Research Program funded by the Ministry of Education (2020R1I1A1A01072868).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Kye Il Joo obtained B.S in Chemical Engineering from Hanyang University, Korea in 2002 and received M.S. and Ph.D in Chemical Engineering at University of Southern California (USC) in 2004 and 2009, respectively. He continued the postdoctoral training at USC for biomaterial design and cancer immunotherapy until 2013. After the postdoc training, he worked as a Research Scientist at a clinical-stage biotech company in USA. He was then appointed as an Assistant Professor in the Department of Chemical Engineering at Boǧaziçi University in Istanbul, Turkey in 2016. From 2017 to 2020, he was a Research Professor in Chemical Engineering at POSTECH, Korea. He joined Ewha Womans University, Korea as an Assistant Professor in the Division of Chemical Engineering and Materials Science in 2021. He has published published more than 50 papers in the field of drug delivery, gene therapy, cancer immunotherapy, and tissue engineering.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Joo, K.I. Emerging strategies for biomaterial-assisted cancer immunotherapy. Korean J. Chem. Eng. 39, 227–240 (2022). https://doi.org/10.1007/s11814-021-0985-z
Received:
Revised:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11814-021-0985-z