Science：通行免疫系统的“护照”

免疫系统的存在确保了机体能够识别和清除外源物质，无论它们是细菌、病毒、灰尘或是碎片。然而不幸的是，设计用于传递药物的纳米颗粒，以及如起搏器和人工关节等植入设备，也会被视作外源物，遭受相同的反应。

 

现在，来自宾夕法尼亚大学工程学和应用科学学院，以及转化医学和治疗学研究所的研究人员找到了一种方法，为这样的治疗设备提供“通行证”，使得它们能够通过人类的安全系统。这一研究成果发表在《科学》（Science）杂志上。

 

宾夕法尼亚大学分子和细胞生物物理学实验室研究生Pia Rodriguez说：“从身体的角度，一千年前的箭头和如今的起搏器均是以相同的方式——将之视为外源入侵物给予处理。我们真的希望像起搏器、缝线和药物传送载体这样的物质不会引起先天免疫系统的炎症应答。”

 

先天免疫系统以一种普遍的方式来攻击异物。不同于适应性免疫系统的获得性反应（例如在疫苗接种后形成针对性的抗体），先天免疫系统会设法摧毁一切它不能视作为身体组成部分的东西。

 

许多的细胞元件，包括巨噬细胞（名副其实的“大胃王”）参与到这一反应中，发现、吞噬和破坏入侵者。血清中的蛋白质与巨噬细胞协力发挥作用，它们附着在血流中的目标物上，吸引巨噬细胞注意。如果巨噬细胞确定了这些细胞附着在了一种外源入侵物上，它们就会吞下入侵物，或是向其他的巨噬细胞发送信号在它周围形成一个屏障。

 

药物传递纳米粒子会自然触发这种反应，因此此前，研究人员尝试用聚合体“刷”包被颗粒的方法来防止发生免疫反应。这些刷子从纳米颗粒伸出，试图从物理上阻止各种血清蛋白附着到它的表面。

 

然而，这些刷子却只能减缓巨噬细胞信号蛋白，于是Dennis Discher教授和同事们尝试了一种不同的方法：说服巨噬细胞，这些纳米颗粒就是身体的组成部分，不应被清除。

 

2008年Discher研究小组曾证实，人类CD47可与一种称作SIRPa的巨噬细胞受体结合。像边境巡逻警卫检查护照一样，一旦巨噬细胞的SIRPa与细胞CD47结合，它就会告诉巨噬细胞：该细胞并非入侵者，应该允许其通过。

 

Discher说：“或许还有其他的分子可以帮助抑制巨噬细胞反应。但人类CD47显然是一个能发出‘别吃我’信号的分子。”

 

自这项研究发表后，其他的研究人员确定了CD47与SIRPa的组合结构。利用这一信息，Discher小组用计算机设计出了能像CD47一样发挥作用的最小氨基酸序列。这种“微型肽”必须要经过折叠，与SIRPa受体极好地相配，才能作为有效的护照。

 

在化学合成这一微型肽后，Discher研究小组将其附着到了通常用于各种实验的纳米颗粒上。

 

在一个小鼠模型中，研究人员证实这种肽确实能够抑制巨噬细胞清除携带着它的纳米颗粒。实验结果表明，这些合成肽是有效的逃避免疫系统的物质，它可能在多种应用中起到作用。

 

“现在，任何人都能制造出这种肽，并把它放到任何他们所想到的东西上，”Rodriguez说。

 

不过在这样的应用成为现实之前还需要开展更多的研究，将微型肽的序列减少至只有几个氨基酸是关键的一步。这种相对简单的护照分子更易于合成，将使其成为未来应用更具吸引力的组件。