聚合物基纳米颗粒可以提高mRNA癌症疫苗

约翰霍普金斯医学科学家称他们已经开发出一种纳米颗粒-极其微小的生物降解容器,有可能改善的信使核糖核酸(mRNA)的疫苗COVID-19等传染性疾病和疫苗治疗非传染性疾病包括癌症。

在老鼠身上的实验的结果,6月20日的报告美国国家科学院院刊》上,表明降解聚合物纳米粒子携带mRNA-based疫苗,注射到小鼠的血液时,能够前往脾脏和激活某些抗癌免疫细胞的目标。

研究人员还发现,小鼠黑色素瘤幸存的两倍长,和小鼠结肠直肠癌长期存活数量的两倍,注射后的约翰Hopkins-made纳米粒子相比,老鼠接受控制治疗。

此外,科学家们发现,在小鼠中,大约一半的专门负责识别和破坏健康的细胞的免疫细胞如病毒感染者或癌症,已经激活,准备癌细胞识别具体的入侵。

纳米粒子制成的脂质(一种脂肪酸)mRNA COVID-19疫苗的基础。lipid-based等预防性疫苗通常注入肌肉。

然而,尽管肌肉包含许多细胞能够表达信使rna能导致抗体反应,有相对较少的树突细胞,免疫细胞教其余的免疫系统,特别是t细胞,寻找和摧毁癌细胞。科学家也许能够提高癌症treatment-focused疫苗通过增强他们的能力达到树突细胞的信使rna指令。

向血液中注入lipid-based疫苗被证明是困难的,因为疫苗往往直接就进入肝脏,在那里它们退化。

“我们的目标是开发一个纳米颗粒,不会直接发送到肝脏和能有效地教导免疫系统细胞寻找并摧毁适当的目标,”说约旦绿色博士。生物医学工程教授约翰·霍普金斯大学医学院的。

格林解释说,让强的疫苗对传染病和非传染性的疾病,比如癌症、纳米颗粒的mRNA内容需要,在树突细胞输入和表达。在树突细胞信使rna表达后,迅速退化,以及由此产生的免疫细胞反应可以持续更久mRNA和纳米粒子早已过去后,研究人员说。

通常,科学家们已经完成了这个细胞通过附加目标蛋白质绑定具体的纳米颗粒,像一个锁和钥匙,到目标细胞的表面。然而,这种方法在实验室测试中,只有一小部分纳米颗粒到达靶细胞,科学家们说,与这种方法制造挑战。

格林和他的团队测试了各种材料和最终决定包住聚合物船所需的信使rna。聚合物重复组形成一个紧密结合的小分子链来创建一个更大的分子,它们可以被用来降解回体内小分子。绿色的团队工程纳米亲水water-phobic分子的比例恰到好处,使纳米颗粒更倾向于封装的关键信使rna,并使其更容易进入靶细胞。

然后,绿色的团队利用二硫键,使纳米颗粒在靶细胞迅速降低。纳米粒子的聚合物用于构造包含封端分子为一个特定的组织类型有亲和力。

最后,绿色和他的团队增加了一个“助手”,也被称为佐剂,纳米颗粒。辅助帮助激活树突状细胞。

细胞生长在实验室的实验中,研究人员发现,他们开发的纳米结构是由主树突细胞水平高出fifty-fold mRNA。在老鼠中,近80%的细胞在脾脏,纳米粒子达到目标树突细胞。

在一组实验中,研究人员利用基因工程小鼠免疫细胞发光红色如果纳米颗粒被打开了,露出它的信使rna内容。他们发现5%到6%的脾脏树突细胞成功地拿起,打开和处理纳米颗粒,这主要发生在树突状细胞与其他免疫细胞包括巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞和t细胞。

“免疫系统设计工作通过一个放大反应,树突细胞教其他免疫细胞体内寻找什么,”格林说。

后来实验表明,一半的老鼠注射与结直肠癌长期存活在收到两个新纳米颗粒的配方+免疫治疗药物,相比之下,10%到30%的幸存与其他纳米制剂和免疫疗法治疗后药物或免疫治疗药物。

长期存活小鼠结肠直肠癌,他们生活没有额外的治疗当研究者给他们额外的结直肠癌细胞,表明长期的免疫反应,阻止癌症返回。

研究人员还发现,与新的纳米21天治疗后,60%的杀细胞在小鼠t细胞识别和武装攻击大肠癌细胞。同样,在小鼠黑色素瘤,大约一半的相同类型的t细胞黑色素瘤是准备攻击。

“纳米颗粒输送系统能够创建一个军队可以识别与癌症相关的抗原的t细胞,”格林说。

”这一新的纳米颗粒输送系统可以提高传染病的疫苗,它可能会打开一个新的途径治疗癌症,”格林说。