鳳凰科技訊 北京時(shí)間12月11日消息,據(jù)科學(xué)日?qǐng)?bào)報(bào)道,癌癥致命的原因之一在于它能夠規(guī)避身體免疫系統(tǒng)發(fā)起的攻擊,這使得腫瘤能夠生長并擴(kuò)散??茖W(xué)家們可以試圖誘導(dǎo)免疫系統(tǒng),也被稱為免疫療法,進(jìn)入攻擊模式從而對(duì)抗癌癥并建立針對(duì)癌癥細(xì)胞的長期持續(xù)的免疫抵抗?,F(xiàn)在哈佛大學(xué)威斯生物啟發(fā)工程研究所和哈佛工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的研究人員顯示一種非手術(shù)注射的可編程生物材料能夠在活體體內(nèi)自由裝配,從而抵抗甚至幫助預(yù)防癌癥以及傳染性疾病,例如艾滋病。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在期刊《自然生物技術(shù)》上。
科學(xué)家研發(fā)可注射3D疫苗
“我們能夠利用攻擊性最低的方式創(chuàng)造3D結(jié)構(gòu),從而豐富和激活宿主體內(nèi)的免疫細(xì)胞,并在活體內(nèi)定位并攻擊有害細(xì)胞?!毖芯扛呒?jí)作者、威斯生物啟發(fā)工程研究所的研究人員戴維?穆尼(David Mooney)博士和哈佛大學(xué)SEAS生物工程學(xué)教授羅伯特·平卡斯(Robert P. Pinkas)這樣說道。
利用二氧化硅形成的可生物降解的小型棒狀結(jié)構(gòu),也被稱為介孔二氧化硅棒(mesoporous silica rods, 簡(jiǎn)稱MSRs),可以被加入生物和化學(xué)藥物的組成部分,并通過針孔傳遞至皮下組織。這些小型棒會(huì)在接種疫苗處自發(fā)裝配形成三維支架,就像將一盒火柴倒在桌上形成火柴堆一樣。堆積的MSRs的多孔空間足夠大,能夠填滿樹突細(xì)胞,后者是身體的“監(jiān)視”細(xì)胞,可以監(jiān)測(cè)身體狀況并在監(jiān)測(cè)到有害存在時(shí)引發(fā)免疫反應(yīng)。
“眾所周知,納米大小的多孔硅粒子能夠從內(nèi)部操縱個(gè)體細(xì)胞,但這是首次應(yīng)用微米大小的粒子在活體體內(nèi)創(chuàng)造3D支架,以吸引和填充上千萬個(gè)免疫細(xì)胞,”研究合作作者、前威斯生物啟發(fā)工程研究所博士后研究員、韓國成均館大學(xué)化學(xué)工程系助理教授金在允(Jaeyun Kim)博士這樣說道。
在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合成的MSRs內(nèi)部有很多納米孔。這些納米孔可以被填充特定的細(xì)胞因子、寡核苷酸、大蛋白質(zhì)抗原或者任何類型的有益藥物,從而產(chǎn)生大量治療各種感染的可能組合。
“盡管目前我們關(guān)注于研發(fā)癌癥疫苗,在未來我們或可以通過利用MSRs釋放不同類型的細(xì)胞因子,從而操縱使用何種類型的樹突細(xì)胞或者其他類型的免疫細(xì)胞用于3D支架,”研究合作作者、哈佛大學(xué)SEAS生物工程學(xué)博士研究生李艾琳(Aileen Li)這樣說道?!巴ㄟ^協(xié)調(diào)MSRs表面特性和孔的大小,從而控制不同蛋白質(zhì)和藥物的引入和釋放,我們可以操縱免疫系統(tǒng)從而治療不同疾病?!?/p>
一旦3D支架獲得了來自身體的樹突細(xì)胞,MSRs里包含的藥物將釋放,后者將被“監(jiān)視細(xì)胞”所監(jiān)測(cè)到,從而啟動(dòng)免疫反應(yīng)。激活的樹突細(xì)胞將離開支架前往淋巴結(jié),在那里它將拉響警報(bào)指導(dǎo)身體免疫系統(tǒng)攻擊特定細(xì)胞,例如癌細(xì)胞。在注射疫苗處,MSRs將生物降解并在數(shù)月內(nèi)自然溶解。
到目前為止,研究人員只在老鼠身上測(cè)試了3D疫苗,但發(fā)現(xiàn)它極其有效。實(shí)驗(yàn)顯示可注射的3D支架在宿主老鼠體內(nèi)吸引了幾百萬個(gè)樹突細(xì)胞,這些細(xì)胞消散至淋巴結(jié)并引發(fā)了強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。
加工制造疫苗非常容易且快速,因此當(dāng)出現(xiàn)感染病時(shí),潛在的可以生產(chǎn)并推廣大量疫苗。“我們預(yù)計(jì)3D疫苗將在很多地方被廣泛使用,它們可被注射的本質(zhì)使得在診所內(nèi)外注射都異常簡(jiǎn)單?!?nbsp;穆尼說道。
由于疫苗的工作原理是引發(fā)免疫反應(yīng),這種方法甚至可以被用作預(yù)防性措施,在感染之前就形成身體的免疫抵抗。“利用可編程生物材料作為強(qiáng)大載體從而實(shí)施針對(duì)性治療以及預(yù)防保健的可注射免疫療法將幫助抵抗大范圍的致命感染,包括常見的殺手艾滋病和埃博拉,以及癌癥?!?nbsp;威斯生物啟發(fā)工程研究所的創(chuàng)始主任、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院和波士頓兒童醫(yī)院的猶大??寺苌飳W(xué)教授、哈佛大學(xué)SEAS生物工程學(xué)教授唐納德·因格貝爾(Donald Ingber)博士這樣說道。“這些可注射的3D疫苗提供了攻擊性最小、可伸縮的方法進(jìn)行治療,這些療法模擬了面對(duì)疾病時(shí)身體自身做出的強(qiáng)大的免疫反應(yīng),而在此之前這類疾病都可以規(guī)避免疫檢測(cè)的。”