Studie: Injizierbare 3D-Impfstoffe könnten helfen, Krebs zu verhindern, Infektionskrankheiten


Neue Erkenntnisse zeigen, programmierbare Biomaterialien können geliefert werden mit Nadel-Injektion zu induzieren einer Immunantwort und der Kampf gegen tödliche Krankheiten

Einer der Gründe, warum Krebs ist so tödlich ist, kann es zu umgehen Angriff des körpereigenen Immunsystems, die es erlaubt, Tumoren zu blühen und zu verbreiten. Wissenschaftler versuchen zu veranlassen das Immunsystem, bekannt als Immuntherapie, gehen in attack-Modus, um Krebs zu bekämpfen und zu bauen, die lang anhaltende Immunabwehr der Krebszellen. Nun, Forscher am Wyss-Institut für Biologisch Inspirierte Engineering und an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) zeigen eine nicht-chirurgische Injektion von programmierbaren biomaterial, die sich spontan versammelt in vivo in eine 3D-Struktur, die kämpfen konnte und sogar helfen, Krebs zu verhindern und auch Infektionskrankheiten wie HIV. Ihre Ergebnisse berichten Sie in Nature Biotechnology.

„Wir können das erstellen von 3D-Strukturen mit minimal-invasiven Lieferung zu bereichern und aktivieren Sie einen host Immunzellen anzuvisieren und anzugreifen schädlichen Zellen in vivo,“ sagte der Studie leitende Autor David Mooney, Ph. D., ein Wyss-Institut-Kern-Mitglied der Fakultät und der Robert P. Pinkas Familie Professor für Bioengineering an der Harvard SEAS .

Winzige biologisch abbaubare Stab-ähnlichen Strukturen aus silica, bekannt als mesoporöse silica-rods (MSRs), die geladen werden können, mit biologischen und chemischen Droge-Komponenten geliefert und dann durch die Nadel nur unter die Haut. Die Stäbe, die sich spontan versammeln sich um die Impfung site zu bilden ein dreidimensionales Gerüst, wie das Gießen einer Schachtel Streichhölzern in einem Haufen auf einem Tisch. Die porösen Bereiche in den Stapel der MSRs sind groß genug, um zu rekrutieren und Auffüllen mit dendritischen Zellen, die „surveillance“ – Zellen, die den Körper überwachen und eine Immunantwort auslösen, wenn eine schädliche Präsenz erkannt wird.

„Nano-Größe mesoporöse silica-Teilchen, die bereits eingerichtet wurden als nützlich für die Manipulation von einzelnen Zellen von innen, aber dies ist das erste mal, dass größere Partikel im Mikrometer-große Auswahl, verwendet, um eine 3D-in-vivo-Gerüst, das rekrutieren und gewinnen Millionen von Immunzellen“, sagte co-lead Autor Jaeyun Kim, Ph. D., ein Assistent Professor für Chemie-Ingenieurwesen an der Sungkyunkwan-Universität und ehemaliger Wyss-Institut Postdoctoral Fellow.

Synthetisiert im Labor, der MSR-Module werden gebaut, mit kleinen Löchern, bekannt als Nanoporen innen. Die Nanoporen gefüllt werden kann, mit bestimmten Zytokinen, Oligonukleotide, große protein-Antigene, oder eine Vielzahl von Medikamenten von Interesse zu erlauben, eine große Anzahl von möglichen Kombinationen zur Behandlung einer Reihe von Infektionen.

„Obwohl jetzt konzentrieren wir uns auf die Entwicklung eines Krebs-Impfstoffes, in der Zukunft könnten wir fähig sein, zu manipulieren, welche Art von dendritischen Zellen oder andere Arten von immun-Zellen rekrutiert werden, um das 3D-Gerüst, indem Sie verschiedene Arten von Zytokinen freigesetzt aus den MSRs“, sagte co-lead Autor Aileen Li, ein student der Verfolgung Ihrer Ph. D. in bioengineering an der Harvard SEAS. „Durch Abstimmung der Oberflächeneigenschaften und der Porengröße des MSRs, und daher die Steuerung der Einführung und Freisetzung verschiedener Proteine und Drogen, die wir manipulieren können, das Immunsystem zur Behandlung von mehreren Krankheiten.“

Sobald das 3D-Gerüst eingestellt hat, Dendritische Zellen aus dem Körper, die Medikamente enthalten, die im MSRs freigesetzt werden, welche Ausflüge Ihre „überwachung“ trigger und löst eine Immunreaktion aus. Die aktivierten dendritischen Zellen verlassen das Gerüst und Reisen Sie zu den Lymphknoten, wo Sie heben den alarm und leitet das körpereigene Immunsystem zum Angriff bestimmte Zellen wie Krebszellen. An der Stelle der Injektion, die MSRs biologisch abbaubar und lösen sich natürlich innerhalb von ein paar Monaten.

Bisher haben die Forscher nur getestet, der 3D-Impfstoff in den Mäusen, haben aber festgestellt, dass es sehr effektiv. Ein experiment zeigte, dass die injizierbare 3D-Gerüst rekrutiert und zog Millionen von dendritischen Zellen in einem host-Maus, vor dem Dispergieren der Zellen zu den Lymphknoten und dem auslösen eine leistungsstarke immun-Antwort.

Die Impfstoffe sind einfach und schnell hergestellt, so dass Sie könnte potenziell weit werden, sehr schnell in das Gesicht einer aufstrebenden Infektionskrankheit ist. „Wir erwarten von 3D-Impfstoffe könnten weitgehend nützlich für viele Einstellungen und Ihre injizierbaren Natur auch machen würde, Sie einfach zu verwalten, sowohl innerhalb als auch außerhalb einer Klinik,“ sagte Mooney.

Da der Impfstoff funktioniert durch das auslösen einer Immunreaktion, könnte die Methode auch vorbeugend eingesetzt werden, durch Aufbau der körpereigenen Immunabwehr vor der Infektion.

„Injizierbare Immuntherapien, programmierbare Biomaterialien als ein leistungsfähiges Fahrzeug zu liefern gezielte Behandlung und vorsorge könnte helfen, kämpfen eine ganze Reihe von tödlichen Infektionen, einschließlich der gemeinsamen, weltweit Mörder wie HIV und Ebola, sowie Krebs,“ sagte Wyss-Institut-Gründungsdirektor Donald Ingber, M. D., Ph. D., wer ist auch der Judah Folkman Professor für Vaskuläre Biologie an der Harvard Medical School und der Boston-Kinderklinik, und Professor für Bioengineering an der Harvard SEAS. „Diese injizierbare 3D-Impfstoffe bieten eine minimal-invasive und skalierbare Lösung für die Bereitstellung von Therapien, die Arbeit durch die Nachahmung der körpereigenen leistungsstarke immun-Antwort in den Krankheiten, die bisher in der Lage, Rock immun-Erkennung.“

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