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“拔火罐”就能接種疫苗 科學家“古法今用”將遞送效率大大提高


  市場動態(tài)     |      2021-11-22
拔火罐是一種傳統(tǒng)的中醫(yī)治療方式,中醫(yī)講拔火罐具有溫經(jīng)通絡(luò)、祛濕逐寒、行氣活血及消腫止痛的作用,是很多人常用的養(yǎng)生方法。不過,拔個火罐就能輕松接種疫苗您聽說過嗎?
近日,有研究者開發(fā)了一種新接種疫苗的方式——用類似拔火罐的方法通過皮膚直接遞送DNA,并將遞送效率提高了近100倍,該研究以“Novel suction-based in vivo cutaneous DNA transfection platform”為題發(fā)表在了《Science Advances》上。
DOI: 10.1126/sciadv.abj0611
在過去的20年中,核酸藥物得到了廣泛的發(fā)展和應用,核酸藥物的獨特優(yōu)勢已在COVID-19新冠疫情防控中得到充分證明,幾種基于核酸的疫苗被快速設(shè)計、制造和大規(guī)模接種。
核酸藥物的機制是使合成或工程化的核酸進入宿主細胞,然后表達和輸出編碼的蛋白質(zhì),例如,疫苗注射后等待被抗原呈遞細胞加工,從而誘導免疫應答的發(fā)生。因此,實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵步驟是轉(zhuǎn)染——將核酸遞送至細胞質(zhì) (RNA) 和細胞核 (DNA)。
體內(nèi)核酸轉(zhuǎn)染分為病毒和非病毒兩種方式。病毒轉(zhuǎn)染由于可能出現(xiàn)的免疫原性和生物安全問題,常常面臨挑戰(zhàn)。非病毒轉(zhuǎn)染中,遞送體內(nèi) RNA 主要使用化學方法,其中核酸與聚合物或脂質(zhì)納米顆粒結(jié)合/封裝既可以促進宿主細胞轉(zhuǎn)染,又可以防止細胞環(huán)境中核糖核酸酶的降解;另一方面,體內(nèi)DNA在注射時更穩(wěn)定,但是將其遞送到靶細胞仍面臨很多障礙。通常,增強DNA轉(zhuǎn)染以促進蛋白質(zhì)表達和免疫原性的方法有:陽離子脂質(zhì)/聚合物、電穿孔 (EP)、粒子輔助遞送(基因槍)和微滴加壓遞送。
盡管如此,這些設(shè)備成本高昂且需要專門培訓進而限制了大規(guī)模的應用。因此,開發(fā)替代遞送系統(tǒng)以解決體內(nèi)轉(zhuǎn)染瓶頸是大勢所趨,“拔火罐”接種疫苗的方法也就應運而生了。
在此次研究中,來自美國羅格斯大學和韓國生物制藥公司GeneOne Life Science的研究團隊首先向小鼠皮內(nèi)注射了新冠疫苗,這時疫苗中的DNA片段位于皮膚細胞外。隨后,他們用一次性塑料杯連接真空泵,在小鼠背部的皮膚上抽氣,形成短暫的負壓。然后將來自異硫氰酸熒光素(FITC)/異硫氰酸四甲基羅丹明(TRITC)通道的信號相關(guān)聯(lián),對移植皮膚進行由GFP編碼質(zhì)粒的綠色熒光蛋白(GFP)表達的熒光顯微鏡檢查。24小時后對冷凍切片皮膚的檢查顯示,在距皮膚表面約400μm的深處有大量的GFP表達覆蓋在表皮和真皮上部。相比之下,單獨注射產(chǎn)生的表達主要局限于50μm深的區(qū)域和表皮中(如圖)。這也就直接證明了:在皮膚表面施壓遞送DNA的效率有提升。
真皮抽吸下的GFP表達
緊接著研究者們通過單一變量法研究壓力大小、治療時間、DNA 量和設(shè)備類型對GFP表達的依賴性,結(jié)果表明:僅壓力大小與GFP表達成正比,其余變量均未發(fā)現(xiàn)與GFP的相關(guān)性。
GFP表達對壓力大小、治療時間、DNA 量和設(shè)備類型的依賴性
此外,研究者還表示,“負壓不僅可以使DNA無創(chuàng)地分布到組織中,還產(chǎn)生了強大的轉(zhuǎn)染效應,使得分子能跨越細胞膜屏障進入細胞內(nèi)部”,這是因為局部負壓使皮膚細胞受到張力而變得松弛,從而讓核酸分子更容易跨越細胞膜。并且,傳統(tǒng)拔火罐后造成的創(chuàng)傷或淤青在本研究中由于施壓適度也得以很好地避免。
總而言之,本研究展示了一種有效的皮膚轉(zhuǎn)染方式,它不僅可以進行高水平的轉(zhuǎn)基因表達,而且在動物免疫模型中無組織損傷和不良反應。目前,Ⅰ期臨床試驗已經(jīng)驗證了該技術(shù)的安全性及免疫原性,臨床試驗已經(jīng)進入Ⅱ期。相信在不久的將來,有更多“古方今用”的醫(yī)療方法運用于疾病的預防和治療當中。