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癌症、感染和自身免疫:2018年我们会赢得战争吗?

健康 89xy 3周前 (11-06) 18次浏览

疫苗被证明是现代医学的游戏规则改变者。然而,战斗还没有结束;癌症、传染病和自身免疫疾病至今仍困扰着人类。2018年可能会是这场战争的转折点吗?

癌症、感染和自身免疫:2018年我们会赢得战争吗?

在Pinterest上分享生物材料可以通过多种方式用于疫苗和免疫疗法的开发。

想象一个世界,在这个世界里,疫苗是无痛的,可以在你自己舒适的家中使用,甚至可以根除流感和艾滋病毒等传染病。

想想专门针对癌细胞、阻止过敏反应和防止器官排斥的免疫疗法。

外科、微生物学和免疫学教授乔纳森·布罗姆伯格博士和费谢尔生物工程系副教授克里斯托弗·朱厄尔博士说,实现这一飞跃的秘密可能在于创新的生物材料。

发表在《免疫学趋势》杂志上。布罗姆伯格和朱厄尔带领我们进入了生物材料的迷人世界,以及它们在疫苗和免疫疗法革命中的潜力。

什么是生物材料?

美国国立卫生研究院(NIH)的国家生物医学成像和生物工程研究所表示,生物材料是任何类型的材料,无论是天然的还是合成的,都可以在医学上用来“[……]支持、增强或替代受损组织或生物功能”。

这是什么意思?生物材料可以来自各行各业。它们以玻璃、陶瓷、塑料、金属和生物材料(如胶原蛋白和明胶)的形式出现,甚至可以由细胞或器官制成。

生物材料可以制成较大的结构,如髋关节、隐形眼镜或支架,也可以制成较小的结构,包括缝线和可溶性敷料。

就疫苗和免疫疗法而言,生物材料具有能够在微观水平发挥作用的优势。

Profs。布罗姆伯格和朱厄尔继续解释说,“一些广泛的生物材料包括:(1)由聚合物或脂质形成的纳米粒子和微粒,它们可以与免疫细胞结合或传递给免疫细胞;(ii)用于植入的稳定或可降解支架;以及(iii)诸如针对皮肤中免疫细胞的微针阵列的装置。”

虽然生物材料在现代医学的某些领域根深蒂固,如心脏瓣膜和植入物,但它们在疫苗和免疫治疗发展领域相对较晚。

然而,普罗夫斯。朱厄尔和布罗姆伯格指出了它们的潜力:更好地控制疫苗的释放地点和速度,防止酶降解或胃酸等极端环境,以及控制免疫系统反应的方法。

抗击传染病

当我们想到疫苗时,想到的很可能是传染病。大多数现代疫苗包含两种成分:传染性微生物的一部分或其抗原之一,以及佐剂,佐剂是一种激活免疫系统的物质。

疫苗中最常用的佐剂是铝。但是生物材料本身可能很快就会成为下一代佐剂,而不仅仅是接生员,因为它们本身可以引发免疫反应。

发展中的大量生物材料使其特别有吸引力;每种特定材料的形状、大小和化学性质可用于微调所需的免疫反应。

“现在我们有机会让载体根据结构操纵免疫系统,为设计最有效的免疫反应提供了额外的途径,”朱厄尔教授解释道。

例如,Profs说,用于在小鼠体内输送艾滋病毒疫苗的纳米粒子和脂质显示出改善的免疫反应。布隆伯格和朱厄尔写道。

“最近进入诊所的另一个有希望的策略,”他们继续说,“是使用微针输送疫苗成分。”

微针,顾名思义,是可以用来渗透皮肤和输送疫苗的微小针头。由于它们很小,穿透不深,微针不会引起疼痛。

在首次人体试验中,使用可溶解的微针注射流感病毒疫苗表明,即使研究对象自己使用无痛微针贴片,该技术也取得了与标准流感疫苗相当的结果。

作为Profs。布隆伯格和朱厄尔解释说:

“这些进步可以改变疫苗的交付方式,以及发展中地区有效配方的可获得性。不足为奇的是,微针也正在被探索作为艾滋病毒的疫苗。”

杀死癌细胞

在癌症治疗中,治疗必须瞄准目标。但这说起来容易做起来难。疫苗是如何在我们的许多器官和细胞类型中找到正确的位置的?

生物材料可以在许多方面提供帮助。

它们可以被引导以归巢信号,例如癌细胞特有的分子。这将使生物材料与携带匹配分子的细胞对接——就像锁和钥匙——并通过化疗杀死癌细胞。通过仅杀死靶肿瘤细胞,化疗的副作用可以显著降低。

生物材料也可以利用身体自身的能力对抗癌细胞。此外,通过将生物材料与免疫细胞——特别是识别癌细胞的T细胞——结合,研究表明有可能提高T细胞的先天抗肿瘤反应。

同时,微针可以用来将分子输送到皮肤中,以激发当地的T细胞群来对抗恶性黑色素瘤,这是皮肤癌最具侵袭性的形式。

正如布罗姆伯格教授所说,“这是一种全新的思维方式,思考如何、在哪里以及何时传递免疫信号和抗原,从而获得更好的免疫反应。”

他补充说:“这使得治疗和预防传染病的疫苗以及潜在的癌症疫苗的思维发生了一些真正的范式转变。”

控制自身免疫

针对传染病和癌症的疫苗寻求利用促炎免疫反应。但相反的情况是由自身免疫引起的,如多发性硬化(MS)、过敏和器官移植排斥。

在这里,生物材料可以用来抑制或改变免疫系统的行为。

在实验性MS模型中,为了将免疫反应从攻击转移到耐受,已经使用生物材料来递送自身抗原,或者只有患有自身免疫性疾病的人才能正常反应的抗原。在老鼠身上,这导致了症状的改善。

用过敏注射治疗过敏已经是公认的了。然而,许多形式的过敏免疫疗法需要频繁注射——在初始阶段每周最多三次——并且可能需要几年才能完成。

通过将活性物质封装在生物材料中,科学家们现在正寻求创造这种疗法的缓释版本。Profs说,这将消除频繁注射的必要性,还可能减少副作用,改善免疫系统的反应。布隆伯格和朱厄尔写道。

对布罗姆伯格教授来说,防止器官移植排斥的前景尤其引人注目。免疫抑制剂的缓释制剂,专门设计用于控制器官移植后发生的炎症水平,在小鼠移植模型中显示出有希望的结果。

2018年疫苗和免疫疗法大战

“尽管过去疫苗和免疫疗法取得了进步,”普罗夫斯写道。布罗姆伯格和朱厄尔说,“越来越需要更好地控制免疫反应的类型,以对抗感染、癌症和自身免疫。”

当然,还有工作要做。

很少有疗法在人类身上试验过。在抗击癌症、传染病和自身免疫性疾病的战争对我们有利之前,必须更详细地研究我们的免疫系统对生物材料的确切反应。

Profs。布隆伯格和朱厄尔总结说:

尽管如此,生物材料可以更好地控制对抗原、佐剂或免疫调节剂的反应,并可用于将这些信号导向特定的组织或细胞群,或修饰免疫细胞或病原体


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