利用带电微针贴片实现疫苗接种

微针皮肤贴片与安全电流相结合，可以帮助抗原穿过皮肤，引发针对肿瘤的免疫反应。

人类身体由众多细胞构成，每个细胞都在按“指令”生成、生长甚至死亡，以维持身体的正常运转。但是，当这一精微的系统“崩溃”时，一些细胞就会失控，形成肿瘤，并扩散到全身，这些肿瘤细胞会躲避甚至操纵免疫系统，来保护其自身。

据麦姆斯咨询报道，为了帮助人体应对这些“叛乱”，浙江大学研究团队致力于研究一种利用微针皮肤贴片和电流来无痛接种皮肤肿瘤和癌症疫苗，相关研究以“Iontophoresis-Driven Microneedle Arrays Delivering Transgenic Outer Membrane Vesicles in Program that Stimulates Transcutaneous Vaccination for Cancer Immunotherapy”为题发表在Small Science期刊上。

IPMN-GC（电离子透入疗法（IP）驱动的微针（MN）-G和微针-C形成的一对贴片）的作用原理示意图

该研究团队的理论是通过皮肤传递特定信号，引发免疫反应，从而对抗甚至预防癌症，这也是一种众所周知的免疫疗法。

IPMN-G和IPMN-C的制备与表征

通过皮肤传递信息

皮肤是人体最大的器官，研究团队认为，可以利用“生活”在皮肤中的名为树突的特定细胞来引发癌症免疫疗法。

该研究团队开发的微针疫苗递送系统，专门针对自主吸收任何外来微粒的树突细胞，树突细胞将所吸收的微粒携带至位于人体淋巴结和脾脏的免疫细胞中。然后分解病原体，并在它们表面呈现出不同的标记，就像将食物置于盘子里一样，呈现给T细胞，T细胞对病原体展开追踪。

微针几乎是无痛的，加上树突细胞在皮肤中数量较多，比在血液中更容易获得，所以该疫苗递送平台的前景看好。

该研究团队在研究报告中写道：“（然而）到目前为止，通过经皮平台程序化递送抗原和趋化因子（被称为免疫活性分子）来引发经皮免疫反应尚未被报道过。”

研究团队认为，这很可能是因为通过皮肤引发针对癌细胞的免疫反应面临着许多障碍。

研究人员写道：“首先，皮肤角质层（SC）形成了一道严格的屏障，严密阻止蛋白质的皮肤渗透。其次，在没有刺激的情况下，抗原呈递细胞（APC）对蛋白质的细胞吸收和活化的抗原呈递细胞向淋巴结的迁移将受到限制，无法诱导足够的主要组织相容性复合体I（MHC-I）抗原呈递。”

微针平台

为了制造疫苗，研究人员对大肠杆菌（E.coli）进行了基因改造，使其产生微小的液袋（称为囊泡），囊泡中含有如下两种蛋白质中的一种：gp100（一种肿瘤抗原）和趋化因子CCL21（一种引导树突细胞向淋巴结等区域迁移的信号蛋白）。

IPMN-G和IPMN-C体外经皮递送gp100和CCL21蛋白的研究

这些囊泡可作为蛋白质递送的载体，提高蛋白质在皮肤中的渗透性，同时使树突细胞更容易吸收蛋白质。

为了递送这类蛋白质，研究人员用微针将树脂模塑成多孔贴片。贴在皮肤上时，微针会在表皮层和真皮层形成很小的间隙，因此不会造成皮肤损伤或引起疼痛，而且与针头注射相比，使用微针无需大量培训工作。

IPMN-C体外免疫原性研究

该研究团队将微针贴片与一种名为离子渗透的已有治疗技术相结合，后者利用电流将离子型药用化合物导入体内。通过在贴片上涂上石墨层使其导电，就可以在微针贴片上施加安全电压，将带负电荷的囊泡推入真皮层更深处。

初步的免疫研究

该研究团队首先在皮肤上贴两片微针贴片进行疫苗接种：一片载有携带抗原的囊泡，另一片是空的，然后在两片贴片之间接通持续30分钟的小电流。这一过程重复两次：一次是含有gp100的囊泡，另一次是含有CCL21的囊泡。

IPMN-GC的体内抗肿瘤机制

囊泡从第一个贴片出来，沿着微针穿过皮肤屏障，随着电流穿过表皮和真皮，到达第二个贴片。这样做的目的是让树突细胞拦截这些囊泡，从而对携带相同抗原的肿瘤细胞产生免疫反应。

研究团队在患有皮肤黑色素瘤的小鼠身中，分别使用了空白对照溶液、含有游离gp100和CCL21蛋白的溶液、仅含有囊泡的溶液以及装有囊泡的微针贴片。每个载满囊泡的贴片都贴在肿瘤部位，相应的空贴片则贴在肿瘤部位的周围。

所有使用贴片的小鼠在治疗后都存活了14天，而其它组的小鼠最多存活了10天。微针贴片疫苗接种引发了小鼠强烈的免疫反应，激发了许多活跃的T细胞，尤其是那些能直接杀死肿瘤细胞的T细胞，从而导致肿瘤细胞的大量死亡。

研究团队观察到，与癌症扩散有关的某些指标也有所下降，肿瘤细胞停止生长。

他们还证实了其它特定T细胞的激活，长期免疫保护所需的抗体产量的增加。这些都有可能防止癌症复发，黑色素瘤的复发率为15%~41%，甚至更高，这取决于癌症的分期，往往发生在治疗后的五年内。

虽然这项研究成果有望用于治疗皮肤癌，但由于都是初步的，仅在小动物身上进行了14天的随访。所以，在进行人体临床试验之前，还有许多障碍需要克服，对此，尚未获得研究小组的相关评论。还需要进一步研究，才有可能将该微针贴片系统用于现实场景的免疫疗法。

审核编辑：刘清