敗血病是一種常見的感染科疾病，可導致器官衰竭甚至死亡。全世界每年有超過3000萬人患有敗血症，多達600萬人死於敗血症。敗血症的治療方法主要是選用針對性的抗菌藥物進行治療。但抗菌素耐藥性已成為敗血症治療的另一項挑戰，因此，迫切需要替代治療方法。2020年1月6日刊登在《自然納米技術》上的一項新研究，給敗血症治療帶來了新思路。

來自俄亥俄州立大學的研究團隊，開發出一種細胞療法來支撐免疫系統，使其能夠對抗敗血症。他們利用納米技術將健康免疫細胞轉化成一種具有更強殺滅細菌能力的藥物。

研究背景

敗血病（Sepsis）是一種常見的感染科疾病，是指致病菌或條件致病菌侵入血循環，並在血中生長繁殖，產生毒素而發生的急性全身性感染。根據美國疾病控制與預防中心（CDC）的說法，敗血症本身不是一種感染，而是一種危及生命的系統性感染反應，會導致組織損傷、器官衰竭和死亡。

敗血症是已經入院治療後的患者常見的死亡原因，在全球範圍內每年有上百萬人因敗血症而死亡。根據美國疾病預防控制中心（CDC）的統計，美國每年有170萬成年人患上敗血症，每三個死於醫院的病人中就有一個患有敗血症。

儘管敗血症的發病率很高，但是目前能夠提供給患者的標準治療方式是使用抗生素治療。但抗菌素耐藥性已成為敗血症治療的另一項挑戰，因此，迫切需要替代治療方法。

創新

來自自俄亥俄州立大學的研究團隊利用納米技術將健康免疫細胞轉化成一種具有更強殺滅細菌能力的藥物。在治療小鼠敗血症的實驗中，經過改造的免疫細胞清除了血液和主要器官中的細菌，顯著提高了存活率。

該研究成果以「Vitamin lipid nanoparticles enable adoptive macrophage transfer for the treatment of multidrug-resistant bacterial sepsis」為題，發表在1月6日的《自然納米技術》（Nature Nanotechnology）上。

俄亥俄州立大學藥理學和藥理學副教授Yizhou Dong表示：「敗血症仍是目前住院患者死亡的最主要原因之一。長期以來，晚期敗血症一直沒有有效的治療方法。這種細胞療法可以幫助晚期敗血症患者。在臨床應用中，它可以與目前膿毒症患者的重症監護治療相結合。」

這項工作結合了兩種主要技術：利用維生素作為製造脂質納米顆粒的主要成分，並利用自然細胞過程讓這些納米顆粒創造一種新的抗菌藥物。

巨噬細胞是免疫系統的第一反應者，它的工作是「吃掉」入侵的病原體。作為免疫細胞中的一員，巨噬細胞被認為在作為靶向腫瘤的藥物遞送載體方面具有極大潛力。但是，敗血症患者巨噬細胞和其他免疫細胞的數量低於正常水平，並且無法正常運行。

在這項研究中，研究團隊從健康小鼠的骨髓中收集了單核細胞，並將其培養成巨噬細胞。單核細胞是白細胞，能夠分化為其他類型的免疫細胞。

研究團隊還開發了以維生素為基礎的納米顆粒，這種顆粒尤其擅長傳遞信使RNA，即將遺傳信息轉化為功能蛋白的分子。

研究團隊專門研究用於治療目的的信使RNA，構建了一個信使RNA編碼抗菌肽和信號蛋白。信號蛋白能夠使抗菌肽在稱為溶酶體的內部巨噬細胞結構中特異性積累，溶酶體是殺滅細菌的關鍵部位。

在這項研究中，研究人員將裝載了信使RNA的納米顆粒運送到他們用供體單核細胞產生的巨噬細胞中，然後讓這些細胞從中「製造」一種新療法。

Dong表示：「巨噬細胞具有天然的抗菌活性。因此，如果我們在細胞中添加額外的抗菌肽，這些抗菌肽可以進一步增強抗菌活性，幫助整個巨噬細胞清除細菌」

在細胞測試中獲得令人鼓舞的結果後，研究人員對小鼠進行了細胞療法。本研究的敗血症小鼠模型感染了耐多藥金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，並抑制了它們的免疫系統。

每種處理均包含約400萬個工程巨噬細胞，對照組包括普通巨噬細胞和安慰劑。與對照組相比，實驗組治療24小時後，血液中的細菌明顯減少，而對於那些血液中殘留細菌的患者，第二次治療可將其清除。

前景

研究團隊認為：脂質納米顆粒將信使RNA傳遞到特定種類的免疫細胞中，適用於其他疾病，他的實驗室目前正在利用這項技術開發癌症免疫療法。

該項研究的重點是治療晚期敗血症，科學家們正在與專攻敗血症治療的臨床醫生合作，以加速藥物開發過程。

論文連結： Vitamin lipid nanoparticles enable adoptive macrophage transfer for the treatment of multidrug-resistant bacterial sepsis, Nature Nanotechnology (2020). DOI: 10.1038/s41565-019-0600-1 , https://nature.com/articles/s41565-019-0600-1