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发现具有不同免疫反应的核酸纳米粒
时间:2019-9-11 11:41:44 评论:0 收藏本文 复制本页地址 (按Ctrl+D可以收藏到浏览器)

一项广泛的实验测试了一组实验室设计的核酸纳米粒子的免疫效果,并没有发现一个强大的,统一的免疫反应,正如所预测的那样。相反,实验发现不同免疫细胞对不同颗粒的形状和配方有不同的特异性反应,这一发现可能会鼓励进一步研究颗粒的治疗用途。

此外,研究人员相信他们可能已经发现了一种管理免疫反应的“辅助”系统——一种与人类免疫系统通讯的分子“字母表”。

最近,弗雷德里克癌症研究实验室的恩平·洪、安基特·沙赫和玛丽娜·多布罗沃尔斯卡娅、鲍尔州立大学的埃米尔·基萨穆蒂诺夫以及北卡罗来纳大学夏洛特分校的贾斯汀·哈尔曼和基里尔·阿夫宁在《纳米快报》上报道了这些发现。

这种想法已经存在一段时间了,即选定的RNA或DNA片段可以用于治疗——“治疗性核酸”——以影响基因或细胞功能。不幸的是,在临床试验中,大多数这些被提出的治疗分子都被证明具有极端的副作用——它们会引起人体免疫细胞强烈的,通常是致命的反应。

最近,纳米技术学家提出设计具有潜在治疗作用的RNA或DNA序列的自组装纳米颗粒,将多个序列的作用组合成靶向药物,在单个颗粒中产生多个作用,形成各种设计形式-正方形,三角形、立方体和其他结构。然而,这些潜在的强大的治疗粒子的测试速度很慢,因为研究人员理论上认为它们可能具有与天然核酸片段相同的“免疫毒性”效应。

然而,一些纳米科学家质疑,由于免疫系统识别的复杂性和将传统材料组装成各种形状和结构的纳米颗粒所产生的独特特性,预计的免疫反应是否一定会发生。

“即使核酸纳米颗粒是由具有已知免疫毒性的成分组成,一旦你将它们结合并重新配方,纳米配方就变成了一种完全不同的动物,”论文的作者之一阿夫宁说。

“我们的发现表明,虽然一些预测是正确的,但许多预测是完全错误的,”阿夫宁指出。你不能仅仅通过分析对自然产生的DNA和RNA的反应来预测核酸纳米颗粒的免疫毒性。我们得出了一些意想不到的结果。”

为了测试这些粒子的免疫毒性,或许可以找到有关免疫细胞反应机制的线索,Afonin和他的同事们选择了一个由该领域研究人员设计的25种不同的DNA或RNA核酸纳米粒子组成的“库”,仔细挑选以“解决所有可能的问题”。它们的分子性质和免疫反应之间存在“联系”。该库包括一个具有代表性的平面(平面)、球状和纤维状(线状)粒子取样,具有不同的大小和分子量,以及不同的关键化学属性。将这些颗粒从60个独特的人类供体血液中引入免疫细胞(外周血单核细胞),并监测29种不同细胞因子的产生。

由于免疫反应的不同,这些发现的细节揭示了粒子的免疫毒性。但研究结果也揭示了各种免疫细胞的特定行为。

一个基本的发现是“裸”核酸纳米粒子(与其他生物分子无关)根本不会引起免疫反应——因为,研究小组发现,与自然产生的DNA或RNA片段不同,构建的粒子如果没有某种允许它们进入的“载体”分子。实际上,普通的核酸纳米粒子对人体免疫系统是“隐形”的。

相关的Storiesnanoples促进了脊髓损伤后的再生愈合过程,用纳米颗粒将crispr基因编辑工具送入细胞敏感法,直接检测血液中循环的肿瘤细胞,一旦这些颗粒与载体分子配对,然而R,他们能够进入细胞,并得到明确的反应,正如研究人员所希望的那样。”问题是,当我们把这种粒子送入人体细胞时,细胞,特别是免疫细胞,会做什么呢?”阿芙宁想知道。”它是否将特定形状视为威胁?”

结果表明,颗粒大小、形状、三维结构(例如立方体与平面正方形相比)、DNA或RNA组成以及颗粒组装方式的化学性质(“连接性”)都对免疫反应和免疫细胞的反应有显著影响。

在发现的细节中,发现由DNA组成的颗粒比RNA的颗粒更容易引起较少的免疫反应。RNA环(扁平结构)和RNA纤维引起的免疫反应比RNA立方(球状结构)小。更详细地说,DNA立方诱导I型干扰素α和ω的细胞因子产生,但只有RNA立方才能诱导I型干扰素β或III型干扰素lambda。产生的不同细胞因子表明,颗粒的差异对受影响的免疫细胞类型有选择性的影响。

虽然这些发现在科学上很重要,但研究人员强调,新的信息对未来的实际应用具有一定的意义。

论文指出:“我们的发现突出了影响核酸纳米粒子与免疫系统相互作用的关键参数。”这些新的见解提高了人们对核酸纳米颗粒免疫刺激特性的认识,为开发一种新的辅助分子语言铺平了道路,这种语言可以通过合理设计的核酸纳米颗粒的脚本来表达。”

“我们有一个字母表可以直接与免疫系统通信,”阿夫宁说。现在我们必须弄清楚这种新语言的语法;如何把这些字母组合成单词,把句子组合起来,把它们组合成段落,最后,如何写一个故事。但现在我们有了一个字母表——这只是开始,但我认为这是基础工作。”

Afonin指出,描述对特定粒子设计的免疫反应的“字母表”在避免不良反应方面自然是有用的,但在实际需要反应的情况下(例如,在疫苗的情况下),它具有更大的可能性。当治疗需要特定的信息来触发非常特定的免疫反应时。

“如果你需要送药,你可能希望载体是非免疫原性的。他说:“我们可以准确地告诉你,你可以用哪种粒子来做这个实验。”但是如果你想刺激免疫反应,例如激活免疫系统来抵抗癌症…然后,你可以使用某些粒子,它将激活免疫反应,但避免炎症。例如,我们可以产生干扰素,但不能产生炎性细胞因子。

“这就像是锐器射击,”他解释说。你将拍摄一个特定的细胞因子,而不接触其他人。这就像一封信或一个词,就像我们发送给免疫系统的短信。免疫系统会读出你的信息,并用干扰素回复短信。”

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