癌癥如此致命的其中一個(gè)原因就是，它可以逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的攻擊，使得腫瘤能夠旺盛生長及擴(kuò)散。科學(xué)家們一直在設(shè)法嘗試?yán)妹庖忒煼▉碚T導(dǎo)免疫系統(tǒng)進(jìn)入到抗癌攻擊模式，建立起對(duì)癌細(xì)胞的長期免疫抵抗。

現(xiàn)在，來自Wyss生物啟發(fā)工程研究所和哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員證實(shí)，非手術(shù)注射可在體內(nèi)自發(fā)組裝成3D結(jié)構(gòu)的一些可編程生物材料，可以對(duì)抗甚至幫助預(yù)防癌癥以及諸如HIV一類的傳染病。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志上。

研究的資深作者、Wyss研究所核心成員、哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物工程教授David Mooney博士說：“我們可以構(gòu)建出一些3D結(jié)構(gòu)，通過微創(chuàng)傳送來富集和激活宿主的免疫細(xì)胞，在體內(nèi)靶向和攻擊有害細(xì)胞。”

研究人員將這些由二氧化硅制成的、可生物降解的微小桿狀結(jié)構(gòu)命名為介孔二氧化硅棒（mesoporous silica rods, MSRs）。MSRs可以裝載一些生物和化學(xué)藥物成分，通過注射傳送到皮膚下。這些介孔二氧化硅棒會(huì)在接種部位自發(fā)形成一種三維支架，就像一盒火柴在桌上堆成一堆那樣。MSRs堆中的多孔空隙非常的大，以致可以招募和填充樹突狀細(xì)胞。樹突狀細(xì)胞是一種負(fù)責(zé)監(jiān)視人體的重要免疫細(xì)胞，當(dāng)檢測到有害物存在時(shí)其會(huì)觸發(fā)免疫反應(yīng)。

共同主要作者、Wyss研究所前博士后研究人員、韓國成均館大學(xué)化學(xué)工程系助理教授Jaeyun Kim博士說：“研究人員曾構(gòu)建出一些納米尺寸的介孔二氧化硅顆粒用于從內(nèi)部操控單個(gè)細(xì)胞，但這是第一次采用微米大小的較大顆粒在體內(nèi)構(gòu)建出一種3D支架，其可以招募和吸引數(shù)百萬計(jì)的免疫細(xì)胞。”

在實(shí)驗(yàn)室中合成的這些MSRs內(nèi)部具有一些稱作為納米孔（nanopore）的小孔。納米孔中可以填充特異的細(xì)胞因子、寡核苷酸、大蛋白抗原，或是任何種類的關(guān)注藥物，允許以大量可能的組合來治療廣泛的感染。

論文的共同主要作者、哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究生Aileen Li說：“盡管現(xiàn)在我們的重點(diǎn)是開發(fā)一種癌癥疫苗，在未來我們可能能夠通過利用MSRs釋放不同種類的細(xì)胞因子，操控將哪種類型的樹突狀細(xì)胞或其他類型的免疫細(xì)胞招募到這一3D支架中。通過調(diào)整MSRs的表面特性和孔的大小，由此控制導(dǎo)入和釋放各種蛋白質(zhì)及藥物，我們可以操控免疫系統(tǒng)來治療多種疾病。”

一旦這一3D支架招募到來自機(jī)體的樹突狀細(xì)胞，MSRs中包含的藥物就會(huì)被釋放出來，松開它們的“監(jiān)督”觸發(fā)器，啟動(dòng)免疫反應(yīng)。激活的樹突狀細(xì)胞會(huì)離開支架，移行到淋巴結(jié)，在那里它們發(fā)出警報(bào)，指揮機(jī)體免疫系統(tǒng)攻擊如癌細(xì)胞等特異細(xì)胞。在數(shù)月內(nèi)注射部位的MSRs會(huì)自然地發(fā)生生物降解及分解。

盡管迄今為止研究人員還只在小鼠中測試了這一3D疫苗，卻發(fā)現(xiàn)它非常高效。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，這些可注射3D支架在宿主小鼠體內(nèi)招募和吸引了數(shù)百萬計(jì)的樹突狀細(xì)胞，然后這些細(xì)胞分散到淋巴結(jié)，觸發(fā)了強(qiáng)有力的免疫反應(yīng)。

這些疫苗的制造容易且快速，因此當(dāng)面對(duì)一種新興傳染病時(shí)它們有可能能夠非常快速且廣泛地得到應(yīng)用。“我們預(yù)計(jì)這些3D疫苗能夠廣泛應(yīng)用于許多情況下，它們的可注射特性使得易于在診所內(nèi)外給藥，”Mooney說。

由于這些疫苗是通過觸發(fā)免疫反應(yīng)來起作用，這種方法可用于在感染之前通過建立機(jī)體的免疫抵抗來預(yù)防疾病。

Wyss 研究所創(chuàng)始主任Donald Ingber 博士說：“利用可編程生物材料，這種可注射免疫療法是傳送靶向治療一種強(qiáng)大的工具，且預(yù)防保健可以幫助對(duì)抗一系列的致死性感染，包括全球的常見殺手如HIV和埃博拉病毒以及癌癥。這些可注射3 D疫苗提供了一種微創(chuàng)且可擴(kuò)展的方式來傳送治療，在以往逃避免疫檢測的一些疾病中通過模擬機(jī)體自身的強(qiáng)大免疫反應(yīng)來起作用。”