研究人员设计了一种新的纳米颗粒，它被证明可以更有效地向小鼠提供抗癌 mRNA 疫苗。 该研究的结果可能有助于开发出更好的疫苗来治疗癌症和 COVID-19 等传染病。免疫疗法（通过激活或抑制人体免疫系统来治疗疾病）领域取得的进步和持续取得的进步已经彻底改变了癌症治疗。 但每位患者的癌症肿瘤都是独特的，需要针对个体肿瘤特异性突变的治疗。 使用信使 RNA (mRNA) 疫苗来提供这种治疗是一种很有前途的策略。

(资料图片)

疫苗通过让身体做好对抗细菌或病毒等病原体的准备，帮助预防感染。 大多数传统疫苗含有减弱或死亡的细菌或病毒，以触发免疫反应。 然而，mRNA 疫苗（例如 COVID-19 疫苗）的工作原理是引入一段与病毒外部的蛋白质相对应的 mRNA，从而产生抗体并标记病毒以进行破坏。 一旦产生，抗体就会保留在体内，因此如果免疫系统再次暴露于病原体，它可以快速做出反应。

现在，约翰·霍普金斯大学医学院的研究人员进行的一项新研究可能找到了一种改善 mRNA 疫苗递送以治疗传染性和非传染性疾病的方法。

当使用 mRNA 疫苗治疗癌症等非传染性疾病时，面临的挑战是将材料传递给大量树突状细胞，树突状细胞是一种特殊类型的免疫细胞，可教导免疫系统（特别是 T 细胞）寻找并摧毁癌细胞。

该研究的通讯作者乔丹·格林（Jordan Green）表示：“免疫系统的设计目的是通过放大反应来发挥作用，树突状细胞会教导其他免疫细胞在体内寻找什么。”

制造更强效的疫苗需要携带 mRNA 的纳米颗粒到达、进入树突状细胞并在其中表达。 表达后，mRNA 会降解，由此产生的免疫反应持续时间更长。

COVID-19 mRNA 疫苗包含由脂质（一种脂肪酸）制成的纳米颗粒，注射到肌肉中。 但是，肌肉中的树突状细胞相对较少。 将 mRNA 疫苗注射到血液中也会导致输送问题，因为疫苗往往会直接进入肝脏，并在那里被分解。 因此，研究人员将目光投向了一个树突状细胞数量远远多于的器官：脾脏。

格林说：“我们的目标是开发一种不会直接发送到肝脏的纳米颗粒，它可以有效地教导免疫系统细胞寻找并摧毁适当的目标。”

在测试了多种材料后，研究人员决定将其 mRNA 包裹在基于聚合物的纳米颗粒中，其中亲水分子和疏水分子的比例恰到好处，使其能够进入目标细胞。 这些聚合物含有对特定组织类型具有亲和力的分子，这里是脾脏。 此外，纳米颗粒中添加了辅助剂或佐剂以激活树突状细胞。

他们在小鼠身上测试了他们的新型纳米颗粒结构，发现它避开了肝脏，并被脾细胞吸收，其水平比 mRNA 本身高出约 50 倍。 纳米颗粒到达的脾细胞中近 80% 是目标树突状细胞。

在经过基因工程改造的小鼠中，当纳米颗粒传递其 mRNA 内容物时，免疫细胞会发出红光，研究人员发现，脾脏中 5% 至 6% 的树突状细胞成功吸收、打开并处理了纳米颗粒。 这种现象在树突状细胞中比在其他免疫细胞中更容易观察到。 然后纳米粒子生物降解成安全的副产品。

证明新的纳米颗粒能够成功地靶向脾脏的树突状细胞之后，研究人员为其配备了免疫治疗药物，并再次在小鼠身上进行了测试。 他们发现，一半的结直肠癌小鼠模型在接受两次注射后长期存活，而接受其他含有免疫治疗药物的纳米颗粒制剂或单独免疫治疗药物治疗后，只有 10% 至 30% 的存活率。

当幸存的小鼠被给予额外的结直肠癌细胞时，它们都无需额外治疗即可存活，这向研究人员表明，它们的纳米颗粒提供了长期免疫反应，可防止癌症复发。 他们还发现，治疗21天后，60%的细胞杀伤T细胞识别并攻击结直肠癌细胞。

研究人员在患有黑色素瘤的小鼠模型中发现了类似的反应，其中大约一半的同类型 T 细胞准备好攻击黑色素瘤细胞。

Green 说：“纳米颗粒输送系统能够创建一支能够识别癌症相关抗原的 T 细胞大军。这种新的纳米颗粒输送系统可能会改善传染病疫苗的接种方式，并且也可能为治疗癌症开辟一条新途径。”

该研究发表在《PNAS》杂志上。

标签：