科學家研發可注射3D疫苗可抵抗癌癥傳染病

　　癌癥致命的原因之一在于它能夠規避身體免疫系統發起的攻擊，這使得腫瘤能夠生長并擴散。科學家們可以試圖誘導免疫系統，也被稱為免疫療法，進入攻擊模式從而對抗癌癥并建立針對癌癥細胞的長期持續的免疫抵抗。現在哈佛大學威斯生物啟發工程研究所和哈佛工程和應用科學學院（SEAS）的研究人員顯示一種非手術注射的可編程生物材料能夠在活體體內自由裝配，從而抵抗甚至幫助預防癌癥以及傳染性疾病，例如艾滋病。這項發現被發表在期刊《自然生物技術》上。

　　科學家研發可注射3D疫苗

　　“我們能夠利用攻擊性最低的方式創造3D結構，從而豐富和激活宿主體內的免疫細胞，并在活體內定位并攻擊有害細胞。”研究高級作者、威斯生物啟發工程研究所的研究人員戴維?穆尼（David Mooney）博士和哈佛大學SEAS生物工程學教授羅伯特·平卡斯（Robert P. Pinkas）這樣說道。

　　利用二氧化硅形成的可生物降解的小型棒狀結構，也被稱為介孔二氧化硅棒(mesoporous silica rods， 簡稱MSRs)，可以被加入生物和化學藥物的組成部分，并通過針孔傳遞至皮下組織。這些小型棒會在接種疫苗處自發裝配形成三維支架，就像將一盒火柴倒在桌上形成火柴堆一樣。堆積的MSRs的多孔空間足夠大，能夠填滿樹突細胞，后者是身體的“監視”細胞，可以監測身體狀況并在監測到有害存在時引發免疫反應。

　　“眾所周知，納米大小的多孔硅粒子能夠從內部操縱個體細胞，但這是首次應用微米大小的粒子在活體體內創造3D支架，以吸引和填充上千萬個免疫細胞，”研究合作作者、前威斯生物啟發工程研究所博士后研究員、韓國成均館大學化學工程系助理教授金在允（Jaeyun Kim）博士這樣說道。

　　在實驗室內合成的MSRs內部有很多納米孔。這些納米孔可以被填充特定的細胞因子、寡核苷酸、大蛋白質抗原或者任何類型的有益藥物，從而產生大量治療各種感染的可能組合。

　　“盡管目前我們關注于研發癌癥疫苗，在未來我們或可以通過利用MSRs釋放不同類型的細胞因子，從而操縱使用何種類型的樹突細胞或者其他類型的免疫細胞用于3D支架，”研究合作作者、哈佛大學SEAS生物工程學博士研究生李艾琳（Aileen Li）這樣說道。“通過協調MSRs表面特性和孔的大小，從而控制不同蛋白質和藥物的引入和釋放，我們可以操縱免疫系統從而治療不同疾病。”

　　一旦3D支架獲得了來自身體的樹突細胞，MSRs里包含的藥物將釋放，后者將被“監視細胞”所監測到，從而啟動免疫反應。激活的樹突細胞將離開支架前往淋巴結，在那里它將拉響警報指導身體免疫系統攻擊特定細胞，例如癌細胞。在注射疫苗處，MSRs將生物降解并在數月內自然溶解。

　　到目前為止，研究人員只在老鼠身上測試了3D疫苗，但發現它極其有效。實驗顯示可注射的3D支架在宿主老鼠體內吸引了幾百萬個樹突細胞，這些細胞消散至淋巴結并引發了強烈的免疫反應。

　　加工制造疫苗非常容易且快速，因此當出現感染病時，潛在的可以生產并推廣大量疫苗。“我們預計3D疫苗將在很多地方被廣泛使用，它們可被注射的本質使得在診所內外注射都異常簡單。” 穆尼說道。

　　由于疫苗的工作原理是引發免疫反應，這種方法甚至可以被用作預防性措施，在感染之前就形成身體的免疫抵抗。“利用可編程生物材料作為強大載體從而實施針對性治療以及預防保健的可注射免疫療法將幫助抵抗大范圍的致命感染，包括常見的殺手艾滋病和埃博拉，以及癌癥。” 威斯生物啟發工程研究所的創始主任、哈佛大學醫學院和波士頓兒童醫院的猶大福克曼血管生物學教授、哈佛大學SEAS生物工程學教授唐納德·因格貝爾（Donald Ingber）博士這樣說道。“這些可注射的3D疫苗提供了攻擊性最小、可伸縮的方法進行治療，這些療法模擬了面對疾病時身體自身做出的強大的免疫反應，而在此之前這類疾病都可以規避免疫檢測的。”