纳米粒子训练免疫细胞攻击癌症

人体免疫系统分为两个分支。先天性分支是人体的第一道防线，它对各种细菌做出快速而全面的反应。包括T细胞和抗体在内的适应性分支起作用较晚，对细菌有更持久、更具体的反应。

目前使用的大多数免疫疗法都涉及适应性免疫系统。新开发的纳米颗粒的新颖之处在于，它可以改变先天免疫系统，使其进入一种被称为训练免疫的临时状态。

训练有素的先天免疫细胞“更警觉，所以他们对感染和癌症的反应更有效，西奈山伊坎医学院的首席研究员威廉·穆德博士解释道。

先天免疫系统可以保持这种训练状态几个月到几年，这让研究人员有理由相信纳米颗粒的抗癌作用可能会持续一段时间。这项研究结果发表在10月29日的《细胞》杂志上。

“由与我们身体不相关的材料制成的纳米颗粒会导致不必要的副作用，或无意中积聚并对重要器官造成损害。但这种纳米颗粒在生物学上是友好的。”NCI的Christina Liu博士说纳米递送系统和设备处他没有参与这项研究。

穆德博士和他的同事们希望在不久的将来开始对纳米颗粒进行临床试验。他们目前正在进行后续研究，以获得人体研究的批准。

纳米粒子工程

2016年，穆德博士坐在荷兰内梅亨大学医学中心Mihai Netea博士的办公室里，在一张纸上勾勒出一个想法。

这对搭档最近开发了一种纳米颗粒疗法，可以抑制训练过的免疫。在小鼠中，纳米颗粒防止免疫系统排斥器官移植．

穆德回忆说，这一次，Netea医生让我做的恰恰相反设计一个激发免疫的纳米粒子．科学家们推断，这种纳米颗粒可能被用于治疗癌症。

穆德博士是一名生物医学工程师，他从大自然中寻找灵感。事实证明，结核病疫苗，也被称为卡介苗，可以引发训练免疫。这种疫苗是基于导致结核病的细菌的弱化版本，也被用于治疗膀胱癌。

研究小组利用BCG的碎片设计了一组纳米颗粒l来自人类细胞的脂肪和蛋白质。这些蛋白质帮助纳米颗粒到达骨髓，在那里形成先天免疫细胞。研究小组将由脂质和这些蛋白质组成的纳米颗粒称为“纳米生物制剂”。

纳米颗粒非常小，比单个细菌小10到1000倍。刘博士说，由于体积小，它们在人体内的表现与其他化学物质或药物不同。

她解释说，例如，纳米颗粒在血液中停留的时间更长，根据它们的大小，它们会积聚在肿瘤或某些器官中。而且，她补充说，使用天然材料使纳米颗粒不太可能引起任何严重的副作用。

通过一系列的实验室测试，研究人员确定了一种特殊的纳米颗粒设计，这种设计最适合培养在培养皿中生长的先天免疫细胞。它还具有其他理想的特征，例如在骨髓中积累。

训练免疫细胞杀死癌细胞

接下来，研究小组在实验动物(包括小鼠和猴子)身上测试了这些纳米颗粒。

正如预期的那样，纳米颗粒被小鼠和猴子骨髓和脾脏中的先天免疫细胞吸收。然后，免疫细胞显示出训练过的免疫的几个特征。例如，它们快速分裂，对威胁做出快速反应，并产生某些化学物质(称为细胞因子)，增强免疫系统。

研究人员还在患有黑色素瘤的小鼠身上测试了纳米颗粒。这些黑色素瘤通常有更多的癌前免疫细胞，而不是杀死癌症的免疫细胞，这被称为免疫抑制微环境。

但在用纳米颗粒治疗的小鼠中，训练有素的免疫细胞逆转了这种模式，导致肿瘤中有更多的抗癌免疫细胞，而更少的癌前免疫细胞。

研究小组发现，这种治疗最终减缓了小鼠体内肿瘤的生长。但他们想知道，如果将纳米颗粒与另一种免疫疗法结合起来，是否能做得更好。

免疫检查点抑制剂是最常用的癌症免疫疗法，但并不是对每个服用它们的人都有效。穆德解释说，它们可能不起作用的一个原因是，患者的肿瘤存在免疫抑制微环境。

“我们想，‘让我们看看是否可以诱导训练有素的免疫系统重新平衡免疫系统，使其更容易受到检查点抑制剂治疗的影响。’”他说。

正如预期的那样，单独使用两种免疫检查点抑制剂中的任何一种治疗对小鼠黑色素瘤的生长几乎没有影响。然而，将免疫检查点抑制剂与纳米颗粒疗法联合使用，比单独使用任何一种检查点抑制剂更能减缓肿瘤生长。

纳米颗粒似乎也是安全的。它们在小鼠或猴子身上都没有引起任何严重的副作用。穆德博士说，知道这种疗法在猴子身上是安全的，将更容易过渡到对人类的临床研究。

现在，一家生物技术初创公司由dr。Mulder和Netea正在对这种纳米颗粒进行进一步研究，以便将其用于人体研究。穆德博士和他的同事们还在实验室研究这种纳米颗粒是否对其他类型的癌症有效。