新型3D疫苗对抗预防艾滋病

来自Wyss生物启发工程研究所和哈佛大学工程与应用科学学院的科研团队，最近取得了令人振奋的进展。他们研发出了一种新型的可编程生物材料，这些材料通过非手术注射可以在体内自发组装成三维结构。这项成果对于对抗癌症以及诸如HIV一类的传染病具有巨大的潜力，相关论文已在《自然生物技术》杂志上发表。

研究团队的资深作者、Wyss研究所核心成员兼哈佛大学工程与应用科学学院生物工程教授David Mooney博士介绍道：“我们可以构建出特定的三维结构，通过微创传送至体内，这些结构能够富集和激活宿主的免疫细胞，靶向并攻击有害细胞。”

这些生物材料，被命名为介孔二氧化硅棒（MSRs），是由二氧化硅制成的可生物降解的微小杆状结构。MSRs可以装载生物和化学药物成分，通过注射被传送到皮下。它们会在接种部位自发形成一个三维支架，就像火柴盒中的火柴一样堆叠。这个支架中的多孔空隙能够吸引并集结树突状细胞，这是一种负责监控人体健康的重要免疫细胞。当检测到有害物质时，这些细胞会触发免疫反应。

Wyss研究所前博士后研究人员、现韩国成均馆大学化学工程系助理教授Jaeyun Kim博士表示：“虽然科研人员之前曾构建出纳米尺寸的介孔二氧化硅颗粒用于操控单个细胞，但这次是首次采用微米大小的较大颗粒在体内构建出三维支架，它能够集结和吸引数以百万计的免疫细胞。”

这些MSRs内部具有纳米孔，可以填充各种药物和细胞因子。实验室合成的这些材料具有巨大的治疗潜力，不仅可以用于治疗广泛的感染，还可以用于开发癌症疫苗。通过调整MSRs的表面特性和孔的大小，可以控制导入和释放各种蛋白质及药物，从而操控免疫系统来治疗多种疾病。

共同主要作者、哈佛大学工程与应用科学学院研究生Aileen Li说：“我们的目标是利用MSRs释放不同种类的细胞因子，并控制哪种类型的树突状细胞或其他类型的免疫细胞被招募到这一三维支架中。通过微调MSRs的特性，我们可以精准地操控免疫系统。”

一旦这个三维支架集结了宿主的树突状细胞，MSRs中的药物就会被释放出来，启动免疫反应。这些激活的树突状细胞会离开支架，迁移到淋巴结，发出警报，指挥机体的免疫系统攻击特定的细胞，如癌细胞。几个月后，注射部位的MSRs会自然生物降解。

尽管这项研究仅在小鼠身上进行了测试，但结果却非常令人鼓舞。实验显示，这些可注射的三维支架成功集结了数以百万计的树突状细胞，这些细胞在宿主小鼠体内分散到淋巴结，触发了一场强有力的免疫反应。

Wyss 研究所创始主任Donald Ingber 博士表示：“这种可注射的免疫疗法是传送靶向治疗的一种强大工具，利用可编程生物材料，可以用于预防一系列致命性感染，包括全球常见的杀手如HIV和埃博拉病毒以及癌症。这些可注射的三维疫苗提供了一种微创且可扩展的方式来传递治疗，通过模拟机体自身的强大免疫反应来发挥作用。”

这一技术的制造过程简单快速，且由于其可注射的特性，使得它在诊所内外都能轻易给药。由于这些疫苗通过触发机体的免疫反应来发挥作用，因此它们也可以在感染之前通过建立机体的免疫抵抗来预防疾病。这一突破性的研究为未来的医疗领域带来了无限的可能性。