蛋白质“通行证”让纳米粒子通过免疫系统
人体免疫系统能识别并摧毁外来物。除了细菌、病毒，递送药物的纳米粒子、植入的起搏器和人工关节等也是外来物，同样会引发免疫反应，导致药物失效、排斥或发炎。据物理学家组织网2月21日报道，美国宾夕法尼亚大学科学家开发出一种新方法，给这些治疗设备贴上蛋白质“通行证”，让它们能顺利通过人体的防御系统。相关论文发表在最近的《科学》杂志上。
“身体对入侵的外来物会一视同仁地加以排斥。”论文第一作者、宾夕法尼亚大学分子与细胞生物物理学实验室研究生派尔·罗德里格斯说，这是由身体天然免疫系统所引发的。这一过程涉及多种细胞，如巨噬细胞能发现、吞掉并破坏入侵者；血清蛋白会黏在目标物上，引起巨噬细胞注意，一旦巨噬细胞确定黏住的是外来物就会吞掉它，或发信号召集其他巨噬细胞一起来包围它。
为避免纳米粒子引发天然免疫反应，早期的办法是给它们涂一层高分子的“刷子外衣”，这些“刷子”从纳米粒子中伸出来，阻止各种血清蛋白黏在它表面。但这只能暂缓一时而不能最终解决问题。宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院化学与生物分子工程教授丹尼斯·迪斯科和研究小组另辟蹊径：让巨噬细胞相信纳米粒子是“自己人”而放过它们。
早在2008年，迪斯科小组发现人体细胞膜上有一种叫做CD47的蛋白，它能与巨噬细胞受体SIRPa结合。就像巡警检查人们的通行证，CD47蛋白会告诉巨噬细胞是“自己人，别吃我”。随后有其他研究人员破解了CD47和SIRPa的连接结构。
利用这些信息，迪斯科小组绘制出了执行类似CD47蛋白功能所需的最小氨基酸序列，并将这种“小肽”折叠起来作为固体“通行证”。他们用化学方法合成了这种小肽，将其黏附在抗癌药物递送粒子上，然后注射到小鼠体内检验其功效。这些小鼠经过基因改造，其巨噬细胞具有和人类相同的SIRPa受体。
研究人员给小鼠注射了两种纳米粒子：一种携带小肽通行证，另一种没有，然后检测小鼠免疫系统要多久能识别出来。“我们每10分钟抽一次血，检测两种纳米粒子各剩下多少。”罗德里格斯说，“最初注射两种粒子的比例是1∶1，20分钟到30分钟后，有小肽的粒子数是没有小肽的4倍。”
“这证明小肽确实抑制了巨噬细胞的反应。我们引起它们之间的互动，然后又克服了它。”迪斯科说。对治疗用的纳米粒子而言，它们只需活到发现目标，不必无限期地留在体内，即使多出半小时时间已能带来很大利益；而对起搏器之类的长久植入体内的设备来说，则需要另外的表面蛋白结合物，让它们能和免疫系统长期和平共处。
研究人员还指出，这些小肽在进入实际应用前，还需进一步研究，将其减少到只有几个氨基酸。这一步很关键，通行证分子越简单，就越容易合成。如果能在一台机器上统一制造，并能方便地修改以适应多种植入物和注射剂，就能粘黏在多种药物递送工具上，也能黏在专门抗体上瞄准癌细胞或其他疾病组织。（来源：科技日报）
