利用帶電微針貼片實(shí)現(xiàn)疫苗接種

微針皮膚貼片與安全電流相結(jié)合，可以幫助抗原穿過(guò)皮膚，引發(fā)針對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。

人類身體由眾多細(xì)胞構(gòu)成，每個(gè)細(xì)胞都在按“指令”生成、生長(zhǎng)甚至死亡，以維持身體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)這一精微的系統(tǒng)“崩潰”時(shí)，一些細(xì)胞就會(huì)失控，形成腫瘤，并擴(kuò)散到全身，這些腫瘤細(xì)胞會(huì)躲避甚至操縱免疫系統(tǒng)，來(lái)保護(hù)其自身。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，為了幫助人體應(yīng)對(duì)這些“叛亂”，浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)致力于研究一種利用微針皮膚貼片和電流來(lái)無(wú)痛接種皮膚腫瘤和癌癥疫苗，相關(guān)研究以“Iontophoresis-Driven Microneedle Arrays Delivering Transgenic Outer Membrane Vesicles in Program that Stimulates Transcutaneous Vaccination for Cancer Immunotherapy”為題發(fā)表在Small Science期刊上。

IPMN-GC（電離子透入療法（IP）驅(qū)動(dòng)的微針（MN）-G和微針-C形成的一對(duì)貼片）的作用原理示意圖

該研究團(tuán)隊(duì)的理論是通過(guò)皮膚傳遞特定信號(hào)，引發(fā)免疫反應(yīng)，從而對(duì)抗甚至預(yù)防癌癥，這也是一種眾所周知的免疫療法。

IPMN-G和IPMN-C的制備與表征

通過(guò)皮膚傳遞信息

皮膚是人體最大的器官，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，可以利用“生活”在皮膚中的名為樹突的特定細(xì)胞來(lái)引發(fā)癌癥免疫療法。

該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的微針疫苗遞送系統(tǒng)，專門針對(duì)自主吸收任何外來(lái)微粒的樹突細(xì)胞，樹突細(xì)胞將所吸收的微粒攜帶至位于人體淋巴結(jié)和脾臟的免疫細(xì)胞中。然后分解病原體，并在它們表面呈現(xiàn)出不同的標(biāo)記，就像將食物置于盤子里一樣，呈現(xiàn)給T細(xì)胞，T細(xì)胞對(duì)病原體展開追蹤。

微針幾乎是無(wú)痛的，加上樹突細(xì)胞在皮膚中數(shù)量較多，比在血液中更容易獲得，所以該疫苗遞送平臺(tái)的前景看好。

該研究團(tuán)隊(duì)在研究報(bào)告中寫道：“（然而）到目前為止，通過(guò)經(jīng)皮平臺(tái)程序化遞送抗原和趨化因子（被稱為免疫活性分子）來(lái)引發(fā)經(jīng)皮免疫反應(yīng)尚未被報(bào)道過(guò)?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這很可能是因?yàn)橥ㄟ^(guò)皮膚引發(fā)針對(duì)癌細(xì)胞的免疫反應(yīng)面臨著許多障礙。

研究人員寫道：“首先，皮膚角質(zhì)層（SC）形成了一道嚴(yán)格的屏障，嚴(yán)密阻止蛋白質(zhì)的皮膚滲透。其次，在沒(méi)有刺激的情況下，抗原呈遞細(xì)胞（APC）對(duì)蛋白質(zhì)的細(xì)胞吸收和活化的抗原呈遞細(xì)胞向淋巴結(jié)的遷移將受到限制，無(wú)法誘導(dǎo)足夠的主要組織相容性復(fù)合體I（MHC-I）抗原呈遞?！?/p>

微針平臺(tái)

為了制造疫苗，研究人員對(duì)大腸桿菌（E.coli）進(jìn)行了基因改造，使其產(chǎn)生微小的液袋（稱為囊泡），囊泡中含有如下兩種蛋白質(zhì)中的一種：gp100（一種腫瘤抗原）和趨化因子CCL21（一種引導(dǎo)樹突細(xì)胞向淋巴結(jié)等區(qū)域遷移的信號(hào)蛋白）。

IPMN-G和IPMN-C體外經(jīng)皮遞送gp100和CCL21蛋白的研究

這些囊泡可作為蛋白質(zhì)遞送的載體，提高蛋白質(zhì)在皮膚中的滲透性，同時(shí)使樹突細(xì)胞更容易吸收蛋白質(zhì)。

為了遞送這類蛋白質(zhì)，研究人員用微針將樹脂模塑成多孔貼片。貼在皮膚上時(shí)，微針會(huì)在表皮層和真皮層形成很小的間隙，因此不會(huì)造成皮膚損傷或引起疼痛，而且與針頭注射相比，使用微針無(wú)需大量培訓(xùn)工作。

IPMN-C體外免疫原性研究

該研究團(tuán)隊(duì)將微針貼片與一種名為離子滲透的已有治療技術(shù)相結(jié)合，后者利用電流將離子型藥用化合物導(dǎo)入體內(nèi)。通過(guò)在貼片上涂上石墨層使其導(dǎo)電，就可以在微針貼片上施加安全電壓，將帶負(fù)電荷的囊泡推入真皮層更深處。

初步的免疫研究

該研究團(tuán)隊(duì)首先在皮膚上貼兩片微針貼片進(jìn)行疫苗接種：一片載有攜帶抗原的囊泡，另一片是空的，然后在兩片貼片之間接通持續(xù)30分鐘的小電流。這一過(guò)程重復(fù)兩次：一次是含有g(shù)p100的囊泡，另一次是含有CCL21的囊泡。

IPMN-GC的體內(nèi)抗腫瘤機(jī)制

囊泡從第一個(gè)貼片出來(lái)，沿著微針穿過(guò)皮膚屏障，隨著電流穿過(guò)表皮和真皮，到達(dá)第二個(gè)貼片。這樣做的目的是讓樹突細(xì)胞攔截這些囊泡，從而對(duì)攜帶相同抗原的腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)。

研究團(tuán)隊(duì)在患有皮膚黑色素瘤的小鼠身中，分別使用了空白對(duì)照溶液、含有游離gp100和CCL21蛋白的溶液、僅含有囊泡的溶液以及裝有囊泡的微針貼片。每個(gè)載滿囊泡的貼片都貼在腫瘤部位，相應(yīng)的空貼片則貼在腫瘤部位的周圍。

所有使用貼片的小鼠在治療后都存活了14天，而其它組的小鼠最多存活了10天。微針貼片疫苗接種引發(fā)了小鼠強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，激發(fā)了許多活躍的T細(xì)胞，尤其是那些能直接殺死腫瘤細(xì)胞的T細(xì)胞，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的大量死亡。

研究團(tuán)隊(duì)觀察到，與癌癥擴(kuò)散有關(guān)的某些指標(biāo)也有所下降，腫瘤細(xì)胞停止生長(zhǎng)。

他們還證實(shí)了其它特定T細(xì)胞的激活，長(zhǎng)期免疫保護(hù)所需的抗體產(chǎn)量的增加。這些都有可能防止癌癥復(fù)發(fā)，黑色素瘤的復(fù)發(fā)率為15%~41%，甚至更高，這取決于癌癥的分期，往往發(fā)生在治療后的五年內(nèi)。

雖然這項(xiàng)研究成果有望用于治療皮膚癌，但由于都是初步的，僅在小動(dòng)物身上進(jìn)行了14天的隨訪。所以，在進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)之前，還有許多障礙需要克服，對(duì)此，尚未獲得研究小組的相關(guān)評(píng)論。還需要進(jìn)一步研究，才有可能將該微針貼片系統(tǒng)用于現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的免疫療法。

審核編輯：劉清