败血病是一种常见的感染科疾病，可导致器官衰竭甚至死亡。全世界每年有超过3000万人患有败血症，多达600万人死于败血症。败血症的治疗方法主要是选用针对性的抗菌药物进行治疗。但抗菌素耐药性已成为败血症治疗的另一项挑战，因此，迫切需要替代治疗方法。2020年1月6日刊登在《自然纳米技术》上的一项新研究，给败血症治疗带来了新思路。
来自俄亥俄州立大学的研究团队，开发出一种细胞疗法来支撑免疫系统，使其能够对抗败血症。他们利用纳米技术将健康免疫细胞转化成一种具有更强杀灭细菌能力的药物。
研究背景
败血病（Sepsis）是一种常见的感染科疾病，是指致病菌或条件致病菌侵入血循环，并在血中生长繁殖，产生毒素而发生的急性全身性感染。根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的说法，败血症本身不是一种感染，而是一种危及生命的系统性感染反应，会导致组织损伤、器官衰竭和死亡。
败血症是已经入院治疗后的患者常见的死亡原因，在全球范围内每年有上百万人因败血症而死亡。根据美国疾病预防控制中心（CDC）的统计，美国每年有170万成年人患上败血症，每三个死于医院的病人中就有一个患有败血症。
尽管败血症的发病率很高，但是目前能够提供给患者的标准治疗方式是使用抗生素治疗。但抗菌素耐药性已成为败血症治疗的另一项挑战，因此，迫切需要替代治疗方法。
创新
来自自俄亥俄州立大学的研究团队利用纳米技术将健康免疫细胞转化成一种具有更强杀灭细菌能力的药物。在治疗小鼠败血症的实验中，经过改造的免疫细胞清除了血液和主要器官中的细菌，显著提高了存活率。
论文截图
该研究成果以“Vitamin lipid nanoparticles enable adoptive macrophage transfer for the treatment of multidrug-resistant bacterial sepsis”为题，发表在1月6日的《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。
俄亥俄州立大学药理学和药理学副教授Yizhou Dong表示：“败血症仍是目前住院患者死亡的最主要原因之一。长期以来，晚期败血症一直没有有效的治疗方法。这种细胞疗法可以帮助晚期败血症患者。在临床应用中，它可以与目前脓毒症患者的重症监护治疗相结合。”
这项工作结合了两种主要技术：利用维生素作为制造脂质纳米颗粒的主要成分，并利用自然细胞过程让这些纳米颗粒创造一种新的抗菌药物。
巨噬细胞是免疫系统的第一反应者，它的工作是“吃掉”入侵的病原体。作为免疫细胞中的一员，巨噬细胞被认为在作为靶向肿瘤的药物递送载体方面具有极大潜力。但是，败血症患者巨噬细胞和其他免疫细胞的数量低于正常水平，并且无法正常运行。
在这项研究中，研究团队从健康小鼠的骨髓中收集了单核细胞，并将其培养成巨噬细胞。单核细胞是白细胞，能够分化为其他类型的免疫细胞。
研究团队还开发了以维生素为基础的纳米颗粒，这种颗粒尤其擅长传递信使RNA，即将遗传信息转化为功能蛋白的分子。
研究团队专门研究用于治疗目的的信使RNA，构建了一个信使RNA编码抗菌肽和信号蛋白。信号蛋白能够使抗菌肽在称为溶酶体的内部巨噬细胞结构中特异性积累，溶酶体是杀灭细菌的关键部位。
在这项研究中，研究人员将装载了信使RNA的纳米颗粒运送到他们用供体单核细胞产生的巨噬细胞中，然后让这些细胞从中“制造”一种新疗法。
Dong表示：“巨噬细胞具有天然的抗菌活性。因此，如果我们在细胞中添加额外的抗菌肽，这些抗菌肽可以进一步增强抗菌活性，帮助整个巨噬细胞清除细菌”
在细胞测试中获得令人鼓舞的结果后，研究人员对小鼠进行了细胞疗法。本研究的败血症小鼠模型感染了耐多药金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，并抑制了它们的免疫系统。
小鼠脓毒症模型中，该细胞治疗方法有效地降低了体内耐药菌的数量
每种处理均包含约400万个工程巨噬细胞，对照组包括普通巨噬细胞和安慰剂。与对照组相比，实验组治疗24小时后，血液中的细菌明显减少，而对于那些血液中残留细菌的患者，第二次治疗可将其清除。
前景
研究团队认为：脂质纳米颗粒将信使RNA传递到特定种类的免疫细胞中，适用于其他疾病，他的实验室目前正在利用这项技术开发癌症免疫疗法。
该项研究的重点是治疗晚期败血症，科学家们正在与专攻败血症治疗的临床医生合作，以加速药物开发过程。
论文链接： 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
