美國西北大學(xué)國際納米技術(shù)研究所(IIN)研究人員正在為此努力。他們發(fā)現(xiàn),使用化學(xué)和納米技術(shù)改變納米級疫苗內(nèi)部佐劑和抗原的結(jié)構(gòu)位置,可大大提高疫苗的性能。
IIN所長、首席研究員查得·米爾金說:“除了成分,結(jié)構(gòu)也是決定疫苗功效的關(guān)鍵因素。將抗原和佐劑置于單一結(jié)構(gòu)中的位置和方式,改變了免疫系統(tǒng)識別和處理它的方式?!边@種對結(jié)構(gòu)的高度重視有可能提高傳統(tǒng)癌癥疫苗的有效性,而在歷史上,傳統(tǒng)癌癥疫苗效果不彰。
迄今為止,米爾金團隊研究了疫苗結(jié)構(gòu)對7種不同類型癌癥的影響,包括三陰性乳腺癌、乳頭瘤病毒誘發(fā)的宮頸癌、黑色素瘤、結(jié)腸癌和前列腺癌,以確定治療每種癌癥的有效結(jié)構(gòu)。
“攪拌機”,常規(guī)疫苗的老方法
大多數(shù)常規(guī)疫苗,是將抗原和佐劑混合后注射到患者體內(nèi)。由于對疫苗結(jié)構(gòu)沒有控制,因此對疫苗成分的運輸和加工控制也有限,從而對疫苗效果也很難把握。
傳統(tǒng)疫苗的一個挑戰(zhàn)是,在混合物中,一個免疫細(xì)胞可能會吸收50種抗原和一種佐劑,或者一種抗原和50種佐劑。但必須達(dá)成每一種的佳比例,才能大限度地提高疫苗的有效性。
鑒于此,米爾金發(fā)明了球形核酸(SNA)結(jié)構(gòu)平臺,以用于新型模塊化疫苗。SNA使科學(xué)家能準(zhǔn)確地辨認(rèn)有多少抗原和佐劑被輸送到細(xì)胞,還能調(diào)整這些疫苗成分的呈現(xiàn)方式及其處理速度。這種對疫苗有效性具有很大影響的結(jié)構(gòu)性考量,在傳統(tǒng)方法中基本上被忽略了。
你體內(nèi),每個士兵都有武器
在模塊化疫苗結(jié)構(gòu)中系統(tǒng)地控制抗原和佐劑位置的方法,被米爾金命名為“合理疫苗學(xué)”。它基于這樣一個概念,即疫苗成分的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)與驅(qū)動功效的成分本身一樣重要。
米爾金稱:“通過合理疫苗學(xué)開發(fā)的疫苗,向每個免疫細(xì)胞提供精確劑量的抗原和佐劑,它們都同樣準(zhǔn)備好去攻擊癌細(xì)胞。如果你的免疫細(xì)胞是士兵,那么傳統(tǒng)疫苗中一些士兵仍然手無寸鐵;而我們的疫苗為它們提供了一種強大的武器?!?/span>
雙拳出擊,打敗狡猾“變異者”
米爾金團隊發(fā)現(xiàn),當(dāng)改變兩種從成分角度來看幾乎相同的疫苗中的抗原位置時,其對腫瘤的治療效果會發(fā)生變化:一種疫苗有效且有用,而另一種疫苗的效果要差得多。
這取決于它們在SNA結(jié)構(gòu)中的位置。數(shù)據(jù)表明,將兩種不同的抗原附加到包含佐劑殼的SNA上,是“佳位置”,也就是癌癥疫苗有效的結(jié)構(gòu)。與將相同的兩種抗原連接到兩個單獨的SNA結(jié)構(gòu)相比,它導(dǎo)致抗原特異性T細(xì)胞活化增加30%,并且增殖的T細(xì)胞數(shù)量增加了一倍。
這些工程化的SNA納米結(jié)構(gòu),在多種動物模型中都阻止了腫瘤的生長。
許多當(dāng)前的癌癥疫苗被設(shè)計為主要激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞,這只是針對癌細(xì)胞的一種防御。由于腫瘤細(xì)胞總是在變異,它們很容易“逃脫監(jiān)視”,從而迅速使疫苗失效。如果T細(xì)胞有更多抗原來識別它,那么T細(xì)胞識別突變癌細(xì)胞的幾率也會更高。
研究人員表示,需要激活不止一種類型的T細(xì)胞,才能更容易地攻擊腫瘤細(xì)胞。免疫系統(tǒng)對抗腫瘤的細(xì)胞類型越多越好。因此,由針對多種免疫細(xì)胞類型的多種抗原組成的疫苗非常必要。
不止有效,還可開發(fā)任何癌癥疫苗
“合理疫苗學(xué)”的一大優(yōu)勢,是與SNA等納米結(jié)構(gòu)一起使用時,可很容易地改變疫苗的結(jié)構(gòu)以治療不同類型的疾病。
研究人員稱,這項工作的重要性在于,它為開發(fā)針對幾乎所有類型癌癥的有效疫苗形式奠定了基礎(chǔ)。這將重新定義如何全面開發(fā)疫苗,包括傳染病疫苗。該研究已于1月30日發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》上。
在稍早時間發(fā)表的一篇論文中,米爾金團隊還證明了疫苗結(jié)構(gòu)對新冠預(yù)防的重要性,該疫苗的動物實驗中表現(xiàn)出針對致命病毒感染的保護(hù)性免疫力。
米爾金稱,疫苗上抗原位置的微小變化,會提高細(xì)胞間的通訊、串?dāng)_和細(xì)胞協(xié)同作用。這項研究取得的進(jìn)展為人類重新思考癌癥和其他疾病疫苗的整體設(shè)計提供了一條新途徑。