研究人員設計了一種新的納米顆粒，它被證明可以更有效地向小鼠提供抗癌mRNA 疫苗。該研究的結果可能有助於開發出更好的疫苗來治療癌症和COVID-19 等傳染病。免疫療法（通過激活或抑制人體免疫系統來治療疾病）領域取得的進步和持續取得的進步已經徹底改變了癌症治療。但每位患者的癌症腫瘤都是獨特的，需要針對個體腫瘤特異性突變的治療。使用信使RNA (mRNA) 疫苗來提供這種治療是一種很有前途的策略。

疫苗通過讓身體做好對抗細菌或病毒等病原體的準備，幫助預防感染。大多數傳統疫苗含有減弱或死亡的細菌或病毒，以觸發免疫反應。然而，mRNA 疫苗（例如COVID-19 疫苗）的工作原理是引入一段與病毒外部的蛋白質相對應的mRNA，從而產生抗體並標記病毒以進行破壞。一旦產生，抗體就會保留在體內，因此如果免疫系統再次暴露於病原體，它可以快速做出反應。

現在，約翰·霍普金斯大學醫學院的研究人員進行的一項新研究可能找到了一種改善mRNA 疫苗遞送以治療傳染性和非傳染性疾病的方法。

當使用mRNA 疫苗治療癌症等非傳染性疾病時，面臨的挑戰是將材料傳遞給大量樹突狀細胞，樹突狀細胞是一種特殊類型的免疫細胞，可教導免疫系統（特別是T 細胞）尋找並摧毀癌細胞。

該研究的通訊作者喬丹·格林（Jordan Green）表示：“免疫系統的設計目的是通過放大反應來發揮作用，樹突狀細胞會教導其他免疫細胞在體內尋找什麼。”

製造更強效的疫苗需要攜帶mRNA 的納米顆粒到達、進入樹突狀細胞並在其中表達。表達後，mRNA 會降解，由此產生的免疫反應持續時間更長。

COVID-19 mRNA 疫苗包含由脂質（一種脂肪酸）製成的納米顆粒，注射到肌肉中。但是，肌肉中的樹突狀細胞相對較少。將mRNA 疫苗注射到血液中也會導致輸送問題，因為疫苗往往會直接進入肝臟，並在那裡被分解。因此，研究人員將目光投向了一個樹突狀細胞數量遠遠多於的器官：脾臟。

格林說：“我們的目標是開發一種不會直接發送到肝臟的納米顆粒，它可以有效地教導免疫系統細胞尋找並摧毀適當的目標。”

在測試了多種材料後，研究人員決定將其mRNA 包裹在基於聚合物的納米顆粒中，其中親水分子和疏水分子的比例恰到好處，使其能夠進入目標細胞。這些聚合物含有對特定組織類型具有親和力的分子，這裡是脾臟。此外，納米顆粒中添加了輔助劑或佐劑以激活樹突狀細胞。

他們在小鼠身上測試了他們的新型納米顆粒結構，發現它避開了肝臟，並被脾細胞吸收，其水平比mRNA 本身高出約50 倍。納米顆粒到達的脾細胞中近80% 是目標樹突狀細胞。

在經過基因工程改造的小鼠中，當納米顆粒傳遞其mRNA 內容物時，免疫細胞會發出紅光，研究人員發現，脾臟中5% 至6% 的樹突狀細胞成功吸收、打開並處理了納米顆粒。這種現像在樹突狀細胞中比在其他免疫細胞中更容易觀察到。然後納米粒子生物降解成安全的副產品。

證明新的納米顆粒能夠成功地靶向脾臟的樹突狀細胞之後，研究人員為其配備了免疫治療藥物，並再次在小鼠身上進行了測試。他們發現，一半的結直腸癌小鼠模型在接受兩次注射後長期存活，而接受其他含有免疫治療藥物的納米顆粒製劑或單獨免疫治療藥物治療後，只有10% 至30% 的存活率。

當倖存的小鼠被給予額外的結直腸癌細胞時，它們都無需額外治療即可存活，這向研究人員表明，它們的納米顆粒提供了長期免疫反應，可防止癌症復發。他們還發現，治療21天后，60%的細胞殺傷T細胞識別並攻擊結直腸癌細胞。

研究人員在患有黑色素瘤的小鼠模型中發現了類似的反應，其中大約一半的同類型T 細胞準備好攻擊黑色素瘤細胞。

Green 說：“納米顆粒輸送系統能夠創建一支能夠識別癌症相關抗原的T 細胞大軍。這種新的納米顆粒輸送系統可能會改善傳染病疫苗的接種方式，並且也可能為治療癌症開闢一條新途徑。”

該研究發表在《PNAS》雜誌上。