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一種可以治療mRNA疫苗及包括癌癥在內(nèi)的納米顆粒

發(fā)布時(shí)間: 2023-07-07  點(diǎn)擊次數(shù): 523次

 

近日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的小鼠測試結(jié)果顯示,攜帶基于mRNA的疫苗的可降解聚合物納米顆粒在注射到小鼠血液中時(shí),能夠進(jìn)入脾臟并以靶向方式激活某些抗癌免疫細(xì)胞。


cancer vaccine.jpg

圖源:網(wǎng)絡(luò)


這則研究由約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)的科學(xué)家的科學(xué)家發(fā)起,他們已經(jīng)開發(fā)出一種納米顆?!环N極其微小的可生物降解的容器:有可能改善基于信使核糖核酸 (mRNA) 的疫苗用于 傳染病的遞送,以及用于治療包括癌癥在內(nèi)的非傳染性疾病的疫苗。


研究人員還發(fā)現(xiàn),與接受對(duì)照治療的小鼠相比,注射約翰霍普金斯大學(xué)制造的納米顆粒后,患黑色素瘤的小鼠存活時(shí)間延長了一倍,患結(jié)腸直腸癌的小鼠存活時(shí)間延長了一倍。


此外,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在整個(gè)小鼠中,大約一半的專門負(fù)責(zé)識(shí)別和摧毀不健康細(xì)胞(如感染病毒或癌癥的細(xì)胞)的免疫細(xì)胞被激活,并準(zhǔn)備識(shí)別特定的入侵癌細(xì)胞。


由脂質(zhì)(一種脂肪酸)制成的納米顆粒是mRNA病毒肺炎疫苗的基礎(chǔ)。這種以脂質(zhì)為基礎(chǔ)的預(yù)防性疫苗通常被注射到肌肉中。


然而,雖然肌肉中含有許多能夠表達(dá)mRNA的細(xì)胞,這些細(xì)胞可以導(dǎo)致抗體反應(yīng),但樹突狀細(xì)胞相對(duì)較少,樹突狀細(xì)胞是一種免疫細(xì)胞,可以指導(dǎo)免疫系統(tǒng)的其余部分,特別是T細(xì)胞,尋找并摧毀癌細(xì)胞??茖W(xué)家們或許能夠通過增強(qiáng)疫苗攜帶mRNA指令到達(dá)樹突狀細(xì)胞的能力,來改進(jìn)以癌癥治療為重點(diǎn)的疫苗。


事實(shí)證明,將基于脂質(zhì)的疫苗注射到血液中很困難,因?yàn)橐呙缤鶗?huì)直接進(jìn)入肝臟,在那里它們會(huì)被降解。


約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程教授Jordan Green博士說:“我們的目標(biāo)是開發(fā)一種納米顆粒,它不會(huì)直接被送到肝臟,而是能有效地教導(dǎo)免疫系統(tǒng)細(xì)胞尋找并摧毀適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)。"


Green解釋說,為了制造更強(qiáng)的傳染病和非傳染病(如癌癥)疫苗,需要納米顆粒的mRNA含量到達(dá)、進(jìn)入樹突狀細(xì)胞并在樹突狀細(xì)胞中表達(dá)。研究人員說,mRNA在樹突狀細(xì)胞中表達(dá)后,它很快就會(huì)被降解,由此產(chǎn)生的免疫細(xì)胞反應(yīng)可以在mRNA和納米顆粒消失很久之后持續(xù)更長的時(shí)間。


通常,科學(xué)家們通過將蛋白質(zhì)附著在納米顆粒上來完成這種細(xì)胞靶向,納米顆粒就像鎖和鑰匙一樣,與目標(biāo)細(xì)胞的表面特異性結(jié)合。然而,在這種方法的實(shí)驗(yàn)室測試中,只有一小部分納米顆粒到達(dá)了目標(biāo)細(xì)胞,科學(xué)家們說,這種方法在制造上存在挑戰(zhàn)。


Green和他的團(tuán)隊(duì)測試了各種材料,最終決定將所需的mRNA包裹在聚合物基容器中。聚合物是一組重復(fù)的小分子,它們形成一個(gè)緊密結(jié)合的鏈,形成一個(gè)更大的分子,它們可以被設(shè)計(jì)成在體內(nèi)生物降解回小分子。Green的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了納米顆粒親水分子和疏水分子的比例,這是使納米顆粒更容易包裹mRNA并使其更容易進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞的關(guān)鍵。


然后,Green的團(tuán)隊(duì)使用二硫鍵使納米顆粒在目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)迅速降解。用于構(gòu)建納米顆粒的聚合物包含對(duì)特定組織類型具有親和力的端蓋分子。


最后,Green和他的團(tuán)隊(duì)在納米顆粒中添加了一種“輔助劑",也被稱為佐劑。佐劑有助于激活樹突細(xì)胞。


在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,研究人員發(fā)現(xiàn),他們開發(fā)的納米顆粒結(jié)構(gòu)被初級(jí)樹突狀細(xì)胞吸收的水平比mRNA本身高出約50倍。在小鼠實(shí)驗(yàn)中,納米顆粒到達(dá)的脾臟中近80%的細(xì)胞是目標(biāo)樹突狀細(xì)胞。


在一組實(shí)驗(yàn)中,研究人員使用帶有基因工程免疫細(xì)胞的小鼠,如果打開納米顆粒以顯示其mRNA含量,它們就會(huì)發(fā)出紅光。他們發(fā)現(xiàn),脾臟中5%到6%的樹突狀細(xì)胞成功地吸收、打開并處理了納米顆粒,與巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和T細(xì)胞等其他免疫細(xì)胞相比,這種情況主要發(fā)生在樹突狀細(xì)胞中。


“免疫系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成通過放大反應(yīng)來工作,在那里樹突狀細(xì)胞教導(dǎo)其他免疫細(xì)胞在體內(nèi)尋找什么,"Green說。


后來的實(shí)驗(yàn)表明,在兩次注射新的納米顆粒制劑和免疫治療藥物后,一半的結(jié)直腸癌小鼠長期存活,相比之下,使用其他納米顆粒制劑和免疫治療藥物或單獨(dú)使用免疫治療藥物治療后,10%至30%的小鼠存活。


在長期存活的結(jié)直腸癌小鼠中,當(dāng)研究人員給它們額外的結(jié)直腸癌細(xì)胞時(shí),它們都沒有額外的治療,這表明長期的免疫反應(yīng)阻止了癌癥的復(fù)發(fā)。


研究人員還發(fā)現(xiàn),在用這種新型納米顆粒治療21天后,小鼠體內(nèi)60%的殺傷細(xì)胞T細(xì)胞被武裝起來,能夠識(shí)別并攻擊結(jié)腸直腸細(xì)胞。同樣,在患有黑色素瘤的小鼠身上,大約有一半的同種T細(xì)胞被準(zhǔn)備好攻擊黑色素瘤。


Green說:“納米顆粒輸送系統(tǒng)能夠產(chǎn)生一群能夠識(shí)別癌癥相關(guān)抗原的T細(xì)胞。這種新的納米顆粒輸送系統(tǒng)可能會(huì)改善傳染病疫苗的接種方式,也可能為治療癌癥開辟一條新的途徑。"

 

 

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