可注射式三維立體結構疫苗

Credit: USACE Europe District CC BY 2.0

為什麼癌症很致命?有一個原因就是它們在生體內會躲避免疫系統的攻擊,也因此,腫瘤細胞得以有機會吸收養分和擴散。科學家可以使用免疫治療,嘗試誘發免疫系統成為攻擊模式去對抗癌症,同時建立一個持久的免疫模式來對抗癌細胞。

三維結構生物材料,建立免疫反應誘發平台

美國哈佛大學魏斯仿生工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) 和哈佛大學工程與應用科學學院 (SEAS) 研發了一種不需要做手術,只要注射一種可程式化的生物材料到生物體內,就會自動組合成為三維的結構。而這些三維的結構,是由二氧化矽(silica)所組成,稱作中孔洞二氧化矽圓柱(mesoporous silica rods, MSRs)。這種材質可以在其中加入生物或化學藥物,以注射的方式注入生物體的皮下。之後,會自動在注入的位置產生圓柱組成的支架,就如同一堆隨意丟置,彼此交錯的火柴棒,火柴棒間形成很多立體的孔洞。而這些孔洞的空間很大,足以放置「樹突狀細胞(dendritic cells)」,它是所謂的「監視」細胞,也就是當有危害入侵體內時,這種細胞會監視身體狀況並開始激發出防衛式的免疫反應。

體內形成的三微孔洞結構,成為誘發免疫反應的平台。

Mesoporous silica rods (MSRs) 在體內自動形成三微孔洞結構。Credit: Wyss Institute at Harvard University

MSRs本身在實驗室合成時就帶有很多小孔洞,稱作奈米孔洞(nanopores)。所以能將各種抗原、藥物或各種不同組合填入奈米孔洞。目前雖然這個實驗是針對癌症疫苗做研發,但未來可以藉由改變MSRs表面特性和孔洞大小,就可以控制釋放不同的蛋白和藥物,如此便可以操縱免疫系統來治療許多疾病。

三維立體支架、免疫細胞比此扮演的角色

當這個三維立體的支架在體內形成,吸引很多樹突狀細胞進駐,內含在MSRs內的藥物或抗原也開始釋放,就啟動了免疫反應,之後這個啟動的樹突狀細胞便會離開這個支架空間,移動到淋巴結,並在淋巴結內升高警戒,同時指揮身體的免疫系統去攻擊某些特定的細胞,例如癌症細胞。

其實這種奈米大小的中孔洞二氧化矽顆粒(mesoporous silica particles)早在先前已經被用來操縱體內的個別細胞,但這次的研究是第一次用微米大小的顆粒在活體內來產生三維立體支架,並且吸引數以千萬計的免疫細胞前往進駐。目前這項研發只有在老鼠身上做過實驗,不過實驗結果顯示,這個注射進入體內自動產生的三維結構支架可以徵召上百萬的樹突狀細胞,相當成功。

那麼這個疫苗的生產呢?這種研發的疫苗可以快速生產,所以很有希望能快速地應用在正在傳染的疾病上。

文章參考:Harvard University
圖片來源:USACE Europe District CC BY 2.0, Wyss Institute at Harvard University
原文參考:NATURE BIOTECHNOLOGY

 

 

 

 

 



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BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。