3D疫苗自发组装以对抗癌症,传染病

作者:盖偻琦

3D疫苗由许多微孔化多孔硅棒组成,在注入皮肤后自发组装成干草堆形成用多色扫描电子显微镜拍摄的图像研究人员开发了一种新的3D疫苗,可以自发组装以提供更有效的方法来利用免疫力对抗癌症以及传染病的系统疫苗一旦注入皮肤就会自发组装成支架,能够招募,容纳和操纵免疫细胞,产生强大的免疫反应。最近发现该疫苗可有效延缓肿瘤小鼠的生长“这种疫苗是将生物材料应用于医学新问题的一个很好的例子,”哈佛大学工程与应用科学学院生物工程教授David Mooney博士说,他的实验室开发了这种疫苗。该项目由Jaeyun Kim博士和Aileen Li博士共同领导他们的研究结果发表在自然生物技术癌症疫苗中。癌细胞通常被免疫系统所忽视。这是因为 - 在大多数情况下 - 它们更像是属于体内的细胞,而不是病原体,如细菌细胞或病毒癌症疫苗的目标是激发免疫系统将癌细胞识别为外来物并攻击它们一种方法是通过操纵树突细胞,免疫系统行为的协调者树突细胞不断巡逻身体,取样发现的蛋白质被称为抗原的细胞或病毒表面当树突状细胞与其认为是外来的抗原接触时,它将其带到淋巴结,在那里它指示免疫系统的其余部分攻击体内显示该抗原的任何物质。虽然与健康细胞相似,癌细胞通常在其表面显示出独特的抗原,可用于开发癌症免疫疗法例如,在树突细胞治疗中,从患者的血液中去除白细胞,在实验室中刺激变成树突细胞,然后与患者肿瘤特异性的抗原一起孵育,以及其他化合物激活和成熟树突细胞然后将这些“程序化”细胞注射回血液中,希望它们能够进入淋巴结并将肿瘤抗原呈递给其他免疫系统细胞。生物材料可提高免疫力虽然这种方法取得了一些临床成功,在大多数情况下,树突状细胞疫苗产生的免疫反应是短暂的,并且不够稳健,不足以长期阻止肿瘤。此外,这样的细胞疗法需要从患者身上移除细胞并在实验室中操纵它们昂贵且不易调节为了克服这些限制,穆尼的实验室一直在试验一种涉及重编程免疫c的新方法使用植入式生物材料从体内获取细胞的想法是在皮肤下引入可生物降解的支架,暂时形成“模仿感染的微环境”,能够在数周的时间内吸引,容纳和重新编程数百万个树突状细胞。发表在Nature Materials上的2009年论文,Mooney证明了这可以通过加载多孔支架(大约一粒大小的肿瘤抗原)以及生物和化学成分的组合来实现,这些成分用于吸引和激活树突细胞一旦植入,支架的内容物向外缓慢扩散,招募源源不断的树突状细胞,暂时寻求在支架内停留,同时暴露于肿瘤抗原和活化因子。当支架植入小鼠时,它在动物中实现了90%的存活率。否则在25天内死于癌症一个可注射的脚手架现在,穆尼和他的团队已经采取了这种方法更进一步,创建了一个可以在体内自发组装的注射支架这种第二代疫苗可以防止患者接受手术植入支架,也可以使临床医生更容易管理它。 3D疫苗由许多分散在液体中的微孔化多孔硅棒组成 当在皮下注射时,液体迅速扩散,留下杆形成随机组装的类似大海捞针的三维结构。杆之间的空间足够容纳树突细胞和其他免疫细胞,杆具有纳米可以装载抗原和药物组合的大小毛孔从小鼠取回的疫苗支架(红色)的共聚焦显微镜图像支架已被树突和其他免疫细胞(蓝色)渗透当注射到小鼠中时,然后给予随后注射淋巴瘤细胞,3D疫苗产生有效的免疫反应并延迟肿瘤生长与含有相同药物和抗原(但没有支架)的推注相比,3D疫苗更有效地预防肿瘤生长,90%接受3D疫苗的小鼠在30天仍然存活,而只有60%的小鼠接受推注注射而3D注射支架正在小鼠中进行测试作为潜在的癌症疫苗,不同抗原和药物的任何组合都可以加载到支架中,这意味着它还可以用于治疗可能对常规治疗具有抗性的传染病“如此优雅地利用树突细胞的自然行为的能力引起强烈的免疫反应令人印象深刻,“NIBIB药物和基因传递系统和设备项目主任Jessica Tucker说道。”将这种方法作为癌症疫苗开发的可能性,不需要进行侵入性和昂贵的手术来操纵免疫身体外的细胞非常令人兴奋“Mooney说,除了继续开发癌症疫苗外,他还计划探索注射支架如何用于治疗和预防传染病更广泛地说,Mooney预测自发组装未来许多领域将采用粒子“我认为这将是许多例子中的第一个在我们利用身体自我组织的想法而不是必须在身体之外创造结构并将它们置于其中的时候,“穆尼说”我认为这将广泛适用,不仅在这样的情况下,而且,对于例如,在组织工程和再生医学中,支架用于促进体内组织的再生。在体内组装支架而不必手术植入支架的能力将是一个重大进步“这项研究部分得到了支持国家生物医学成像和生物工程研究所获奖#EB015498出版物:Jaeyun Kim等,“注射,自发组装,无机支架调节体内免疫细胞并提高疫苗效力”,Nature Biotechnology 33,64-72(2015); doi:101038 / nbt3071资料来源:美国国立卫生研究院图片:....