哈佛新疫苗技术用纳米颗粒包裹红细胞

哈佛大学的研究人员已经开发出一种生产疫苗的新平台--而秘密成分就是血液。该技术涉及给红细胞加载抗原，然后它们可以用来产生特定的免疫反应，在小鼠身上的测试表明，它能有效减缓癌症的生长。

红细胞最著名的是它们在将氧气从肺部运送到身体各处的重要工作，但事实证明这并不是它们能携带的唯一“货物”。近年来，科学家们已经找到了在红细胞上附加化学有效载荷的方法，如药物或抗体，然后可以将其输送到特定的器官或组织。

对于这项新研究，哈佛大学怀斯研究所的研究人员在此基础上，以脾脏为目标。由于这个重要的器官是身体中少数几个红细胞和白细胞直接互动的地方之一，它应该有助于对特定病原体发起更强的免疫反应。

红血球的次要功能是将中和的病原体带到脾脏，在那里它们被传递到抗原呈递细胞（APCs）上。从那里，白血球学会识别这些抗原，这些抗原是身体用来发起反击的病原体分子。这就改善了针对这些病原体的免疫反应。

新系统被命名为红细胞驱动免疫靶向（EDIT），就是利用了这一点。问题是，通常情况下，当红细胞挤过肺部狭窄的毛细血管时，有效载荷会被剪掉，因此大部分载荷永远不会到达脾脏。但该团队开发了一种方法，将抗原纳米颗粒牢牢地粘在红细胞上，以便到达目的地。

在这种情况下，纳米颗粒是由聚苯乙烯制成的，并涂有一种名为卵清蛋白的抗原蛋白。红血球还必须表达一种叫做磷脂酰丝氨酸(PS)的脂质分子，数量要恰到好处--太多的话，脾脏就会把细胞登记为受损，并把它们破坏掉。

“我们希望较低量的PS反而会暂时向脾脏的APC发出'给我检查一下'的信号，然后APC会吸收红血球的抗原涂层纳米颗粒，而细胞本身不会被破坏，”该研究的共同第一作者Anvay Ukidve说。

该团队在小鼠身上进行了测试。首先，他们将其抗原负载的纳米粒子与小鼠红细胞一起培养，发现大约300个纳米粒子与一个红细胞的比例足以确保至少80%的纳米粒子停留在其表面。接下来，他们将这种混合物注射到小鼠体内，并追踪纳米粒子最终的下落。20分钟后，几乎所有的纳米粒子都从动物的血液中被清除，更多的纳米粒子积聚在脾脏而不是肺部。

注射后，脾脏中的这种丰度保持了24小时，重要的是，研究小组发现，体内EDIT红细胞的数量并没有改变。这说明它们并没有被脾脏破坏。

在接下来的测试中，研究人员检查了这种技术是否真的能诱发更强的免疫反应。研究小组给两组小鼠进行了为期三周的每周一次的治疗，然后分析它们的脾脏，检查有多少T细胞显示了卵白蛋白抗原。

接受过EDIT治疗的小鼠，其卵白蛋白T细胞数量是刚接受过未附着在红细胞上的纳米颗粒的小鼠的8倍。这个数字也是没有接受过治疗的小鼠的2.2倍。在EDIT小鼠的血液中也发现了比其他小鼠更多的针对卵白蛋白的抗体。最后，研究人员调查了该技术对疾病的效果如何。研究小组再次给各组小鼠进行了为期三周的EDIT治疗，然后给动物注射了表达卵白质的淋巴瘤细胞。

果然，接受过EDIT的小鼠的肿瘤生长速度是对照组或游离纳米粒子组的三倍。EDIT小鼠体内的活体癌细胞数量也较少。该团队表示，新技术可以作为针对一系列感染和疾病的疫苗的新输送系统。但真正的优势在于，它的工作原理是不需要佐剂--即添加到疫苗中以增强免疫反应的制剂--就能发挥作用，这有助于加快疫苗的开发。

该研究的共同第一作者赵宗敏说：“今天疫苗开发耗时如此之长的部分原因是，与抗原一起递送的外来佐剂必须为每一种新疫苗进行全面的临床安全试验。几个世纪以来，红细胞一直被安全地输注到患者体内，其增强免疫反应的能力可以使其成为外来佐剂的安全替代品，提高疫苗的疗效和疫苗创制速度。”

当然，目前该研究仍然只在小鼠身上进行，但该团队计划继续开展工作，以更好地了解该系统的工作原理，并针对其他抗原进行测试。

该研究发表在《PNAS》杂志上。来源：Science科学