▎药明康德内容团队编辑
利用类似于拔火罐的手段，一支国际团队开发了一种向皮肤细胞递送DNA分子的全新方法。相比于直接注射DNA，这项新技术将递送效率提升了100倍。而这项全新技术，也有望为DNA新冠疫苗以及更多未来疗法的研发提供便捷、低成本的平台。目前，相关研究已经发表于最新的《科学·进展》杂志。
进入21世纪后，核酸疗法得到了迅速发展，并且已经在多种疾病的治疗以及疫苗研发中，展现出了巨大的潜力。这种疗法的基本原理是，经过编辑或人工合成的DNA或RNA片段进入宿主细胞后，使用宿主自身的细胞器来指导合成目标蛋白质，实现特定的功能。
在新冠疫情中，基于该原理的疫苗已经大放异彩。以mRNA疫苗为例， mRNA进入宿主细胞后，会指导细胞产生新冠病毒的刺突蛋白片段，从而激发人体的免疫应答。
在核酸疗法中，一个关键步骤是转染（transfection），也就是让DNA或RNA片段穿过细胞膜，从而分别进入宿主细胞的细胞核或细胞质中。这一步也是整个核酸疗法的一大难点。
如果不采取额外的保护机制，即使DNA或RNA片段被注射进宿主的组织中，它们也难以进入宿主细胞，只能在细胞外基质中迅速降解。因此，在研发mRNA疫苗时，为了帮助mRNA分子跨越细胞膜，研究人员使用脂质纳米颗粒来包裹mRNA。而DNA片段的转染难度更大，目前最常用的辅助手段是用电穿孔来打开细胞膜，但这种手段往往会造成副作用，例如炎症、疼痛和组织受损。
有没有办法更加安全、便捷地运输DNA片段？近期，来自美国罗格斯大学和韩国生物制药公司GeneOne Life Science的研究团队利用一项类似于拔罐的技术，成功实现了这一目标。
图片来源：123RF
在中国、中东、古希腊等地的传统医学中，拔罐都占据着一席之地。拔罐疗法的基本原理是将加热的罐子置于皮肤上，产生负压，来促进局部的血液循环。尽管该疗法的有效性仍然缺乏严格的临床证据，但这个过程产生的局部负压，却为实现转染提供了诱人思路：如果利用抽吸技术在皮肤上形成局部负压，这时皮肤细胞会受到张力而变得松弛，从而让核酸分子更容易跨越细胞膜。
基于这个思路，研究团队在一项小鼠实验中，测试了利用该方法递送一种新冠DNA候选疫苗的效果。他们首先向小鼠皮内注射了新冠疫苗，这时疫苗中的DNA片段位于皮肤细胞外。随后，他们用一次性塑料杯连接真空泵，在小鼠背部的皮肤上抽气，形成短暂的负压。
▲实验装置示意图（图片来源：参考资料[1]）
实验结果令人惊叹：疫苗中的DNA片段成功进入小鼠的皮肤细胞中，并且引起了强烈的免疫应答——在一组对照实验中，由此诱导的免疫应答是直接皮下注射DNA疫苗时的100倍。此外，相比于传统手段，这项新技术简单易行、无痛且无副作用。
“我们发现负压不仅可以使DNA无创地分布到组织中，还产生了强大的转染效应，使得分子能跨越细胞膜屏障进入细胞内部，”这项研究的通讯作者之一，罗格斯大学机械和航空航天工程系的林灏教授在接受采访时表示，“由于我们的压力比较适当，所以没有造成创伤或者瘀伤。”
▲经过直接注射与结合了抽吸过程后，小鼠体内新冠病毒抗体浓度的变化情况（图片来源：参考资料[1]）
林灏教授指出，这种手段为基于核酸的疗法和疫苗的实验室和临床研发，提供了一种简易、廉价、易于规模化的平台。尤其是对于递送DNA疫苗，该手段与传统方法相比有着诸多优势：“这套装置成本低廉、使用简单且容易充电或更换电池，医务人员只需要少量训练即可掌握使用。此外，由于此方法无疼痛不适，患者接受度非常高。”
一旦上述优势能够在实际应用中得以体现，那么DNA疫苗本身的优势也将显现。DNA疫苗不仅能引起强大的细胞免疫应答，而且无需冷链物流，最终可以触及到偏远、缺乏资源的贫穷地区。
“开发新一代递送技术，对于扩大核酸生物制剂的应用范围十分重要。新冠疫苗只是一个案例，我们通过实验论证了，这种安全、高效的转染平台，能够引发外源基因的高度表达。” 林灏教授评论道。
由于在小鼠实验中效果显著，这项新技术配合GeneOne Life Science公司的GLDS-5310新冠DNA疫苗的人体临床试验正在进行。目前，1期临床试验已经验证了该技术的安全性及免疫原性，临床试验已经进入2期。林灏教授介绍，与目前已发表的核酸类疫苗相比，该方法产生了更卓越的T细胞免疫应答。或许在不久的未来，更多疾病的治疗与预防，都可以从这种结合了古老与现代思想的全新技术中找到答案。
参考资料：
[1] Emran O. Lallow et al. Novel suction-based in vivo cutaneous DNA transfection platform. Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abj0611
[2] Combining ancient and modern medicine, scientists use cupping to deliver COVID-19 vaccine in lab tests. Retrieved Nov 5, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/933436?
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