新的納米顆粒設(shè)計可能會改善mRNA疫苗對癌癥的治療效果

2023-06-29 16:27:02 來源：cnBeta

研究人員設(shè)計了一種新的納米顆粒，它被證明可以更有效地向小鼠提供抗癌 mRNA 疫苗。該研究的結(jié)果可能有助于開發(fā)出更好的疫苗來治療癌癥和 COVID-19 等傳染病。免疫療法（通過激活或抑制人體免疫系統(tǒng)來治療疾病）領(lǐng)域取得的進(jìn)步和持續(xù)取得的進(jìn)步已經(jīng)徹底改變了癌癥治療。但每位患者的癌癥腫瘤都是獨(dú)特的，需要針對個體腫瘤特異性突變的治療。使用信使 RNA (mRNA) 疫苗來提供這種治療是一種很有前途的策略。

(資料圖片)

疫苗通過讓身體做好對抗細(xì)菌或病毒等病原體的準(zhǔn)備，幫助預(yù)防感染。大多數(shù)傳統(tǒng)疫苗含有減弱或死亡的細(xì)菌或病毒，以觸發(fā)免疫反應(yīng)。然而，mRNA 疫苗（例如 COVID-19 疫苗）的工作原理是引入一段與病毒外部的蛋白質(zhì)相對應(yīng)的 mRNA，從而產(chǎn)生抗體并標(biāo)記病毒以進(jìn)行破壞。一旦產(chǎn)生，抗體就會保留在體內(nèi)，因此如果免疫系統(tǒng)再次暴露于病原體，它可以快速做出反應(yīng)。

現(xiàn)在，約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究可能找到了一種改善 mRNA 疫苗遞送以治療傳染性和非傳染性疾病的方法。

當(dāng)使用 mRNA 疫苗治療癌癥等非傳染性疾病時，面臨的挑戰(zhàn)是將材料傳遞給大量樹突狀細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞是一種特殊類型的免疫細(xì)胞，可教導(dǎo)免疫系統(tǒng)（特別是 T 細(xì)胞）尋找并摧毀癌細(xì)胞。

該研究的通訊作者喬丹·格林（Jordan Green）表示：“免疫系統(tǒng)的設(shè)計目的是通過放大反應(yīng)來發(fā)揮作用，樹突狀細(xì)胞會教導(dǎo)其他免疫細(xì)胞在體內(nèi)尋找什么?！?/p>

制造更強(qiáng)效的疫苗需要攜帶 mRNA 的納米顆粒到達(dá)、進(jìn)入樹突狀細(xì)胞并在其中表達(dá)。表達(dá)后，mRNA 會降解，由此產(chǎn)生的免疫反應(yīng)持續(xù)時間更長。

COVID-19 mRNA 疫苗包含由脂質(zhì)（一種脂肪酸）制成的納米顆粒，注射到肌肉中。但是，肌肉中的樹突狀細(xì)胞相對較少。將 mRNA 疫苗注射到血液中也會導(dǎo)致輸送問題，因?yàn)橐呙缤鶗苯舆M(jìn)入肝臟，并在那里被分解。因此，研究人員將目光投向了一個樹突狀細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于的器官：脾臟。

格林說：“我們的目標(biāo)是開發(fā)一種不會直接發(fā)送到肝臟的納米顆粒，它可以有效地教導(dǎo)免疫系統(tǒng)細(xì)胞尋找并摧毀適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)?！?/p>

在測試了多種材料后，研究人員決定將其 mRNA 包裹在基于聚合物的納米顆粒中，其中親水分子和疏水分子的比例恰到好處，使其能夠進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞。這些聚合物含有對特定組織類型具有親和力的分子，這里是脾臟。此外，納米顆粒中添加了輔助劑或佐劑以激活樹突狀細(xì)胞。

他們在小鼠身上測試了他們的新型納米顆粒結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它避開了肝臟，并被脾細(xì)胞吸收，其水平比 mRNA 本身高出約 50 倍。納米顆粒到達(dá)的脾細(xì)胞中近 80% 是目標(biāo)樹突狀細(xì)胞。

在經(jīng)過基因工程改造的小鼠中，當(dāng)納米顆粒傳遞其 mRNA 內(nèi)容物時，免疫細(xì)胞會發(fā)出紅光，研究人員發(fā)現(xiàn)，脾臟中 5% 至 6% 的樹突狀細(xì)胞成功吸收、打開并處理了納米顆粒。這種現(xiàn)象在樹突狀細(xì)胞中比在其他免疫細(xì)胞中更容易觀察到。然后納米粒子生物降解成安全的副產(chǎn)品。

證明新的納米顆粒能夠成功地靶向脾臟的樹突狀細(xì)胞之后，研究人員為其配備了免疫治療藥物，并再次在小鼠身上進(jìn)行了測試。他們發(fā)現(xiàn)，一半的結(jié)直腸癌小鼠模型在接受兩次注射后長期存活，而接受其他含有免疫治療藥物的納米顆粒制劑或單獨(dú)免疫治療藥物治療后，只有 10% 至 30% 的存活率。

當(dāng)幸存的小鼠被給予額外的結(jié)直腸癌細(xì)胞時，它們都無需額外治療即可存活，這向研究人員表明，它們的納米顆粒提供了長期免疫反應(yīng)，可防止癌癥復(fù)發(fā)。他們還發(fā)現(xiàn)，治療21天后，60%的細(xì)胞殺傷T細(xì)胞識別并攻擊結(jié)直腸癌細(xì)胞。

研究人員在患有黑色素瘤的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了類似的反應(yīng)，其中大約一半的同類型 T 細(xì)胞準(zhǔn)備好攻擊黑色素瘤細(xì)胞。

Green 說：“納米顆粒輸送系統(tǒng)能夠創(chuàng)建一支能夠識別癌癥相關(guān)抗原的 T 細(xì)胞大軍。這種新的納米顆粒輸送系統(tǒng)可能會改善傳染病疫苗的接種方式，并且也可能為治療癌癥開辟一條新途徑?！?/p>

該研究發(fā)表在《PNAS》雜志上。

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