抗癌曙光:可注射疫苗在體內自發組成3維支架

新浪科技訊 北京時間31日消息，據國外媒體報導，癌症之所以致命的原因之一，是癌細胞能避開人體免疫系統的攻擊，腫瘤也因此得以肆意生長和擴散。科學家嘗試利用免疫療法，誘導免疫系統對癌細胞發起進攻並建立持續的免疫抵抗機制。現在，哈佛大學維斯生物工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)和哈佛大學工程與應用科學學院的研究者向我們展示了一種新的方法。這是一種非手術注射的可編程生物材料，能夠在人體內自發地組裝成三維結構，對抗甚至幫助預防癌症和類似艾滋病的傳染病。他們的發現發表在近期的《自然-生物技術》(Nature Biotechnology)上。

研究作者、維斯研究所核心成員、哈佛大學工程與應用科學學院生物工程教授大衛·穆尼(David Mooney)博士：“我們能利用微創方法將三維結構送入體內，聚集並激活免疫細胞，對體內的有害細胞進行鎖定和攻擊。”

這種可生物降解的棒狀結構由介孔二氧化硅棒(MSRs)製成，能攜帶生物和化學藥物，通過皮下針刺進入體內。在接種的部位，這些材料能自動組裝，形成一個三維支架。介孔氧化硅棒的孔隙足夠聚集並充滿大量的樹突狀細胞。在哺乳動物體內，樹突狀細胞是重要的免疫細胞，能夠施加抗原物質在免疫系統中的其他細胞上。換句話，它們是體內的“監督”細胞，能在監測到有害情況時，刺激並控制免疫反應。

共同主要作者、韓國成均館大學化學工程教授、前維斯研究所博士后研究人員Jaeyun Kim博士：“納米級的介孔二氧化硅粒子已經應用於從內部操縱細胞個體，但這是第一次採用較大的微米級顆粒，在體內形成可以聚集上千萬免疫細胞的三維支架。”

介孔二氧化硅棒是在實驗室中合成，內部具有許多小孔，稱為納米孔(nanopores)。納米孔內可以填充特異性細胞因子、寡核酸、大蛋白抗原或其他各種藥物，在治療大範圍感染時可以採用大量的可能組合。

“盡管目前我們的焦點是開發癌症疫苗，但未來我們或許能操縱某種類型的樹突狀細胞，或其他類型的免疫細胞，通過從介孔二氧化硅棒釋放的細胞因子，使它們聚集在三維支架中，”共同主要作者、哈佛大學工程與應用科學學院生物工程博士生Aileen Li，“通過調整介孔二氧化硅棒表面的性質，及其內部孔隙的大小，就可以控制各種蛋白和藥物的介入和釋放。我們可以操縱免疫系統對多種疾病進行治療。”

一旦三維支架聚集了體內的樹突狀細胞，介孔二氧化硅棒內的藥物就會釋放，從而觸發樹突狀細胞的“監控”機制，引起免疫反應。激活的樹突狀細胞會離開三維支架，前往淋巴結，在那裏“拉響警報”，指導免疫系統對癌細胞等特異性細胞進行攻擊。在注射的部位，介孔二氧化硅棒會生物降解，並在幾個月內自然溶解。

目前，研究者只在老鼠身上試驗了三維支架，但已經發現效果十分明顯。一個實驗顯示，可注射三維支架在老鼠體內聚集了數百萬的樹突狀細胞，之后這些細胞分散到淋巴結中，引發了有效的免疫反應。

這種疫苗可以很容易、快速地生出來，因此在面對新型傳染病的時候，能夠非常快速且廣泛地得到應用。大衛·穆尼：“我們預計，三維疫苗可以廣泛應用於許多情況下，它們的可注射特性也使其很容易在診所內外進行操作。”

由於這些疫苗的原理是觸發體內的免疫反應，因此這一方法還能發揮預防的作用，在感染之前就在體內建立起免疫抵抗機制。

“可注射免疫療法是利用可編程生物材料作為有效的傳送工具，實現針對性的治療和預防方案，這一方法能夠對抗許多致命的感染，包括所周知的全球殺手艾滋病和埃博拉，以及癌症。”維斯研究所創始主任、哈佛大學工程與應用科學學院教授Donald Ingber博士，“這些三維疫苗提供了一種微創傳送的方式，針對那些能夠避開免疫檢測的疾病，實現了有效模擬體內免疫反應的治療方法。”(任天)