哈佛大学的新疫苗技术将红血球包裹在纳米颗粒

- 编辑:大众自然网 -

哈佛大学的新疫苗技术将红血球包裹在纳米颗粒

哈佛大学的研究人员开发了一种生产疫苗的新平台——其秘密成分就是血液。这项技术包括在红血球中装入抗原,然后利用抗原产生一种特定的免疫反应,在老鼠身上进行的试验显示,这种方法能有效地减缓癌症的生长。

红血球最著名的作用是将氧气从肺部输送到全身各处,但事实证明,这并不是红血球唯一能携带的东西。近年来,科学家们已经找到了将药物或抗体等化学物质附着在它们身上的方法,这些物质随后可以被输送到特定的器官或组织。

在这项新的研究中,哈佛大学维斯研究所的研究人员以脾脏为目标,以此为基础进行了研究。由于这个重要的器官是体内少数几个红细胞和白细胞直接相互作用的地方,它应该有助于对特定病原体启动更强的免疫反应。

红细胞的第二个功能是携带中和的病原体到脾脏,在那里它们被传递到抗原提呈细胞(APCs)。从那里,白细胞学会识别这些抗原,这些抗原是病原体的分子,人体利用它们发动反击。这提高了免疫系统对这些病原体的反应。

这个名为红细胞驱动免疫靶向(EDIT)的新系统利用了这一点。问题是,正常情况下,当红细胞挤过肺部狭窄的毛细血管时,有效载荷会被切断,因此大部分红细胞无法到达脾脏。但是研究小组发现了一种方法,可以将抗原纳米颗粒牢固地粘在红细胞上,从而到达目的地。

在这种情况下,纳米颗粒是由聚苯乙烯制成的,表面包裹着一种叫做卵白蛋白的抗原蛋白。红细胞还必须表达适量的脂质分子磷脂酰丝氨酸(PS)——过量的话,脾脏会记录细胞受损并将其摧毁。

该研究的第一作者之一Anvay Ukidve说:“我们希望少量的PS可以暂时向脾脏的APCs发出‘检查一下’的信号,然后APCs就会吸收红细胞的抗原包覆纳米颗粒,而不会破坏细胞本身。”

研究小组在老鼠身上进行了测试。首先,他们将装有抗原的纳米颗粒与小鼠红细胞孵卵,发现大约300个纳米颗粒与一个红细胞的比例足以确保至少80%的纳米颗粒能附着在其表面。

接下来,他们将这种混合物注射到老鼠体内,并追踪纳米颗粒的归宿。20分钟后,几乎所有的纳米颗粒都从动物的血液中被清除了,聚集在脾脏中的纳米颗粒比聚集在肺中的要多。

在注射后,脾脏中的这种丰富度保持了24小时。重要的是,研究小组发现,体内编辑过的红血球的数量没有改变。这表明它们并没有被脾脏破坏。

在接下来的测试中,研究人员检查这项技术是否真的能引起更强的免疫反应。研究小组给两组小鼠每周进行一次治疗,持续三周,然后分析它们的脾脏,以检查有多少T细胞显示卵白蛋白抗原。

接受编辑处理的小鼠卵白蛋白T细胞数量是接受未附着在红细胞上的纳米颗粒的小鼠的8倍。这个数字也比未接受任何治疗的老鼠高2.2倍。在“编辑”小鼠的血液中也发现了比其他小鼠更多的卵白蛋白抗体。

最后,研究人员调查了这项技术对疾病的疗效。在三周的时间里,研究小组再次对老鼠进行了“编辑”治疗,然后给老鼠注射了表达卵白蛋白的淋巴瘤细胞。

果然,接受编辑的小鼠的肿瘤生长速度比对照组或无纳米颗粒组慢三倍。“编辑”小鼠体内活癌细胞的数量也较低。

该团队说,这项新技术可以作为针对一系列感染和疾病的疫苗的一种新的输送系统。但真正的优点是,它不需要佐剂就能起作用。佐剂是添加到疫苗中以增强免疫反应的物质,这可能有助于加快疫苗的开发。

该研究的共同第一作者赵宗敏说:“目前疫苗开发需要这么长时间的部分原因是,每一种新疫苗都必须经过完整的临床安全性试验。”“几个世纪以来,红细胞一直被安全地输注到患者体内,它们增强免疫反应的能力使它们成为外来佐剂的安全替代品,提高疫苗的效力和疫苗研制的速度。”

当然,目前的研究还只是在老鼠身上进行,但该团队计划继续这项工作,以更好地了解这个系统是如何工作的,并测试它对其他抗原的作用。