事實證明，疫苗是現代醫學中的遊戲規則。但是戰鬥還沒有結束，癌症，傳染病和自身免疫疾病至今仍然困擾著人類。可能在2018年看到這場戰爭的臨界點?

        想象一下，這個世界裏的疫苗是無痛的，可以在舒適的家中應用，甚至可以根除傳染病，如流感和艾滋病。

        想想專門針對癌細胞的免疫療法，停止過敏，並防止器官排斥反應。

        作為外科和微生物學和免疫學教授的Jonathan S. Bromberg博士和Christopher M. Jewell博士說，實現這一飛躍的秘密可能在於創新的生物材料。生物工程係的Fischell係在馬裏蘭大學的學院公園。

        在“免疫學趨勢”雜誌上撰文，Bromberg和Jewell帶領我們踏上了迷人的生物材料世界，以及他們為使疫苗和免疫治療發生革命性變革的潛力。

        什麼是生物材料?

        美國國家生物醫學成像和生物工程研究所(National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering)說，生物材料是任何類型的材料，不管是天然的還是合成的，都可以用於醫學上“支持，增強或代替受損組織或生物功能”美國國立衛生研究院(NIH)。

        那是什麼意思?生物材料可以歡迎各行各業。它們以玻璃，陶瓷，塑料，金屬和膠原蛋白，明膠等生物材料的形式出現，甚至可以由細胞或器官製成。

        可以將生物材料製成大的結構，如髖關節，隱形眼鏡或支架，以及較小的結構，包括縫合線和可溶性敷料。

        為了疫苗和免疫療法的目的，生物材料具有能夠在微觀水平上發揮功能的優點。

        PROFS。Bromberg和Jewell繼續解釋：“一些廣泛的生物材料包括：(i)由聚合物或脂質形成的納米顆粒(NPs)和微粒(MPs)，可以結合或遞送到免疫細胞;(ii)穩定的或用於植入的可降解支架;以及(iii)針對皮膚中免疫細胞的微針陣列等裝置。

        雖然生物材料在現代醫學的某些領域(如心髒瓣膜和植入物的形式)已經牢固確立，但它們是疫苗和免疫治療領域的後來者。

        然而，教授。Jewell和Bromberg指出了他們的潛力：更好地控製疫苗釋放的位置和速度，防止酶降解或胃酸等極端環境，以及控製免疫係統如何響應的方法。

        抗擊傳染病

        當我們想到疫苗時，可能會想到傳染病。大多數現代疫苗含有兩種元素：感染性微生物的一部分或其抗原之一，以及佐劑，它是激活免疫係統的物質。

        疫苗中最常用的佐劑是鋁。但生物材料本身可能很快會成為下一代佐劑，而不僅僅是單純的分娩男孩，因為它們本身可以引起免疫反應。

        在發展中的眾多生物材料使這特別吸引人;可以使用每種特定材料的形狀，大小和化學來微調期望的免疫應答。

        Jewell教授解釋說：“現在我們有機會讓運營商根據結構操縱免疫係統，為進行最有效的免疫應答提供了額外的途徑。

        例如，用於在小鼠中傳遞HIV疫苗的納米顆粒和脂質顯示出改善的免疫應答，Bromberg和Jewell寫道。

        “他們繼續說：”最近進入診所的另一個有前途的戰略是使用微針交付疫苗成分。“

        顧名思義，微針是可用於滲透皮膚和傳送疫苗的小針頭。由於它們非常小，不能穿得很深，微針不會引起疼痛。

        即使在研究對象自己使用無痛微針貼片的情況下，使用可溶性微針在人類的第一次試驗中遞送針對流感病毒的疫苗也表明，該技術與標準流感疫苗獲得了可比較的結果。

        作為教授。Bromberg和Jewell解釋說：

        “這些進展可以改變疫苗的傳輸方式，以及在發展中地區獲得有效的製劑。毫不奇怪，微針也正在探索作為艾滋病毒的疫苗。

        殺死癌細胞

        在癌症治療中，治療的目標是必不可少的。但是說起來容易做起來難。如何通過我們的許多器官和細胞類型來找到合適的疫苗?

        生物材料可以以多種方式幫助。

        它們可以用尋靶信號啟動，如對癌細胞特異的分子。這將允許生物材料停靠在具有匹配分子的細胞上 - 像鎖和鑰匙 - 並提供化學療法來殺死癌細胞。通過僅殺死靶腫瘤細胞，化療的副作用可能顯著降低。

        生物材料也可以利用人體自身抗癌細胞的能力。而且，通過將生物材料與免疫細胞(特別是識別癌細胞的T細胞)相結合，研究表明，有可能改善T細胞的天然抗腫瘤反應。

        同時，微針可用於將分子遞送到皮膚中以引發局部T細胞群對抗惡性黑素瘤，這是最具侵襲性的皮膚癌形式。

        正如Bromberg教授所說：“這是一種思考如何，何時，何時提供免疫信號和抗原的全新方式，使您獲得更好的免疫反應。”

        他補充說：“這使得在思考疫苗治療和預防傳染性疾病方麵有了一些真正的範式轉變，並且還有可能用於癌症的疫苗。”

        保持自身免疫力

        針對傳染病和癌症的疫苗尋求利用促炎免疫應答。但相反的情況是由自身免疫引起的疾病，如多發性硬化(MS)，過敏和器官移植排斥反應。

        在這裏，生物材料可以用來抑製或改變免疫係統的行為。

        在實驗性MS模型中，生物材料已被用於遞送自身抗原或抗原，其中隻有具有自身免疫病症的人通常反應，以將免疫應答從攻擊轉變為耐受。在老鼠中，這導致了症狀的改善。

        過敏丸治療過敏已經很成熟。然而，許多形式的過敏免疫治療需要頻繁注射 - 初始階段每周最多三次 - 可能需要幾年時間才能完成。

        通過將活性物質封裝在生物材料中，科學家們正在尋求創造治療劑的緩釋版本。這可以消除頻繁拍攝的需要，也可以減少副作用，改善免疫係統的反應。Bromberg和Jewell寫道。

        對於Bromberg教授來說，預防器官移植排斥的前景尤其有趣。免疫抑製劑的緩釋製劑，特別設計用於控製器官移植後發生的炎症水平，在小鼠移植模型中顯示出有希望的結果。

        2018年的疫苗和免疫治療戰

        “盡管疫苗和免疫療法已經取得了一些進展，Bromberg和Jewell認為，“越來越需要更好地控製為防治感染，癌症和自身免疫而產生的免疫反應類型”。

        “盡管如此，生物材料可以更好地控製對抗原，佐劑或免疫調節劑的反應，並且可以用於將這些信號導向特定的組織或細胞群體，或修飾免疫細胞或病原體。