Nature子刊：彻底改变癌症疫苗的设计和制造方式

一种可以显著提高几乎所有疫苗效力的新方法已经开发出来。科学家们利用化学和纳米技术改变了纳米疫苗上佐剂和抗原的结构位置，极大地提高了疫苗在7种不同类型癌症中的性能。该研究表明，这种结构对疫苗的有效性至关重要。

　　

 文章提要：

• 新设计原则改善了七种不同类型癌症的疫苗结构和治疗结果

• 突破性的疫苗设计原则使靶向癌细胞的T细胞数量翻倍

• 制定重新开发所有疫苗的蓝图，包括针对COVID-19等传染病的疫苗

西北大学国际纳米技术研究所(IIN)的研究人员开发了一种可以显著提高几乎所有疫苗效力的新方法。科学家们利用化学和纳米技术改变了佐剂和抗原在纳米疫苗上和内部的结构位置，极大地提高了疫苗的性能。抗原以免疫系统为目标，佐剂是一种增强抗原有效性的刺激物。科学家们利用化学和纳米技术改变了佐剂和抗原在纳米疫苗上和内部的结构位置，极大地提高了疫苗的性能。抗原以免疫系统为目标，佐剂是一种增强抗原有效性的刺激物。这项研究于1月30日发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上。

传统疫苗采用混合方法

对于大多数常规疫苗，抗原和佐剂混合后注射到患者体内。对疫苗结构没有控制，因此，对疫苗成分的贩运和加工的控制有限。因此，无法控制疫苗的效果如何。

IIN主任、首席研究员Chad A. Mirkin的团队已经研究了疫苗结构在七种不同类型癌症中的作用，包括三阴性乳腺癌、乳头瘤病毒诱导的宫颈癌、黑色素瘤、结肠癌和前列腺癌，以确定治疗每种疾病的最有效的结构。这种新的对结构的高度重视有可能提高传统癌症疫苗的有效性，传统疫苗在历史上效果不佳。

“传统疫苗的一个挑战是，在混合的混杂物中，一个免疫细胞可能会提取50个抗原和一种佐剂，或者一种抗原和50个佐剂，”该研究的作者、前西北大学博士后助理Michelle Teplensky说，她现在是波士顿大学的助理教授。“但每种疫苗必须有一个最佳比例，才能使疫苗的效力最大化。”

Mirkin发明和开发的用于新型模块化疫苗结构平台，Enter SNAs (一种球形核酸)，使科学家能够精确地确定有多少抗原和佐剂被运送到细胞，能够调整这些疫苗成分的呈现方式和加工速度。这些结构上的考虑对疫苗的效力有很大的影响，但在传统方法中基本上被忽略了。

通过“理性疫苗学”开发的疫苗提供精确的剂量以获得最大的效果

这种在模块化疫苗架构中系统地控制抗原和佐剂位置的方法是由Mirkin创造的，他创造了术语理性疫苗学（rational vaccinology）来描述它。它所基于的概念是，疫苗成分的结构呈现与成分本身在推动效力方面同样重要。

研制更好的疫苗

该团队开发了一种癌症疫苗，通过重新配置疫苗的结构，使其包含多个靶点，以帮助免疫系统发现肿瘤细胞，使癌症抗原特异性T细胞的数量增加了一倍，并将这些细胞的激活率提高了30%。

研究小组研究了免疫系统识别两种抗原的差异，这取决于它们在SNAs结构核心或外围的位置。对于放置最佳的SNAs，它们可以增加免疫反应，以及纳米疫苗引发细胞因子(一种免疫细胞蛋白)产生的速度，以促进T细胞攻击癌细胞。科学家们还研究了不同的位置如何影响免疫系统记忆入侵者的能力，以及这种记忆是否是长期的。

研究数据表明，将两种不同的抗原附着在由佐剂外壳组成的SNAs上是癌症疫苗结构最有效的方法。它导致抗原特异性T细胞激活增加了30%，与相同的两个抗原连接到两个单独的SNAs结构相比，增殖T细胞的数量增加了一倍。

这些工程SNAs纳米结构在多种动物模型中阻止了肿瘤的生长。

目前许多癌症疫苗的设计主要是激活细胞毒性T细胞，这是对抗癌细胞的唯一一种防御手段。因为肿瘤细胞总是在变异，它们很容易逃脱免疫细胞的监视，迅速使疫苗失效。如果T细胞有更多的方法(多种抗原)来识别突变的癌细胞，那么T细胞识别突变癌细胞的几率就会更高。

激活不止一种类型的T细胞，这样才能更容易地攻击肿瘤细胞。免疫系统对付肿瘤的细胞类型越多越好。由针对多种免疫细胞类型的多种抗原组成的疫苗对于诱导增强和持久的肿瘤缓解是必要的。

理性疫苗学方法的另一个优点，特别是当与SNAs这样的纳米结构一起使用时，是很容易改变疫苗的结构来对付不同类型的疾病。

这项工作的整体重要性在于，它为开发针对几乎任何类型癌症的最有效疫苗奠定了基础。

在之前发表的一篇论文中，Mirkin、Teplensky和同事们通过制造出在100%的动物中对致命病毒感染表现出保护性免疫的疫苗，证明了疫苗结构对COVID-19的重要性。

Mirkin说:“疫苗上抗原放置的微小变化显著提高了细胞间的通讯、交叉对话和细胞协同作用。这项工作取得的进展为重新思考癌症和其他疾病的疫苗设计提供了一条道路。”

Multi-Antigen Spherical Nucleic Acid Cancer Vaccines

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