利用帶電微針貼片實現(xiàn)疫苗接種

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

人類身體由眾多細胞構(gòu)成，每個細胞都在按“指令”生成、生長甚至死亡，以維持身體的正常運轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)這一精微的系統(tǒng)“崩潰”時，一些細胞就會失控，形成腫瘤，并擴散到全身，這些腫瘤細胞會躲避甚至操縱免疫系統(tǒng)，來保護其自身。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，為了幫助人體應(yīng)對這些“叛亂”，浙江大學(xué)研究團隊致力于研究一種利用微針皮膚貼片和電流來無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)動的微針（MN）-G和微針-C形成的一對貼片）的作用原理示意圖

該研究團隊的理論是通過皮膚傳遞特定信號，引發(fā)免疫反應(yīng)，從而對抗甚至預(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

通過皮膚傳遞信息

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

該研究團隊開發(fā)的微針疫苗遞送系統(tǒng)，專門針對自主吸收任何外來微粒的樹突細胞，樹突細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細胞，T細胞對病原體展開追蹤。

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

該研究團隊在研究報告中寫道：“（然而）到目前為止，通過經(jīng)皮平臺程序化遞送抗原和趨化因子（被稱為免疫活性分子）來引發(fā)經(jīng)皮免疫反應(yīng)尚未被報道過。”

研究團隊認(rèn)為，這很可能是因為通過皮膚引發(fā)針對癌細胞的免疫反應(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，在沒有刺激的情況下，抗原呈遞細胞（APC）對蛋白質(zhì)的細胞吸收和活化的抗原呈遞細胞向淋巴結(jié)的遷移將受到限制，無法誘導(dǎo)足夠的主要組織相容性復(fù)合體I（MHC-I）抗原呈遞。”

微針平臺

為了制造疫苗，研究人員對大腸桿菌（E.coli）進行了基因改造，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)樹突細胞向淋巴結(jié)等區(qū)域遷移的信號蛋白）。

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，同時使樹突細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，微針會在表皮層和真皮層形成很小的間隙，因此不會造成皮膚損傷或引起疼痛，而且與針頭注射相比，使用微針無需大量培訓(xùn)工作。

IPMN-C體外免疫原性研究

該研究團隊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，將帶負電荷的囊泡推入真皮層更深處。

初步的免疫研究

該研究團隊首先在皮膚上貼兩片微針貼片進行疫苗接種：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)抗腫瘤機制

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

研究團隊在患有皮膚黑色素瘤的小鼠身中，分別使用了空白對照溶液、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)了小鼠強烈的免疫反應(yīng)，激發(fā)了許多活躍的T細胞，尤其是那些能直接殺死腫瘤細胞的T細胞，從而導(dǎo)致腫瘤細胞的大量死亡。

研究團隊觀察到，與癌癥擴散有關(guān)的某些指標(biāo)也有所下降，腫瘤細胞停止生長。

他們還證實了其它特定T細胞的激活，長期免疫保護所需的抗體產(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，僅在小動物身上進行了14天的隨訪。所以，在進行人體臨床試驗之前，還有許多障礙需要克服，對此，尚未獲得研究小組的相關(guān)評論。還需要進一步研究，才有可能將該微針貼片系統(tǒng)用于現(xiàn)實場景的免疫療法。

審核編輯：劉清