Đã có vaccin 3D phòng ung thư và các bệnh truyền nhiễm

Ung thư được coi là một bệnh nguy hiểm vì các khối u có thể tránh được sự tấn công của hệ thống miễn dịch trong cơ thể để phát triển mạnh và lan rộng. Các nhà khoa học đang cố gắng nghiên cứu một liệu pháp để kích thích hệ thống miễn dịch của cơ thể chống lại sự phát triển và lây lan của các tế bào ung thư.

Liệu pháp miễn dịch này không cần phẫu thuật mà chỉ cần tiêm một loại vaccin - được chế tạo từ chất liệu sinh học theo một lập trình khoa học. Khi tiêm vaccin này vào cơ thể, chất liệu sinh học này có thể kết tụ lại trong cơ thể thành một cấu trúc 3D có khả năng ngăn ngừa ung thư và các bệnh truyền nhiễm như HIV.

Nghiên cứu này được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu cao cấp thuộc Học viện Ứng dụng sinh học sáng tạo Wyss tại Harvard, Mỹ.

Chúng ta có thể tạo ra các cấu trúc 3D với khả năng giải phóng ở mức xâm lấn tối thiểu để kích hoạt các tế bào miễn dịch của vật chủ nhằm xác định mục tiêu và tấn công các tế bào gây hại cho cơ thể. Các cấu trúc rất nhỏ phân hủy sinh học giống như hình que làm từ silica, gọi là thanh mao silica (MSRs), có thể được kết hợp với thuốc có thành phần sinh học và hóa học, sau đó được chuyển vào cơ thể bằng cách tiêm dưới da. Các thanh tự tập hợp tại chỗ tiêm để tạo thành một bộ khung 3 chiều, giống như đổ một hộp que diêm thành đống trên bàn. Các không gian trống trong đống MSRs đủ lớn để thu thập và lấp đầy với các tế bào đuôi gai, đây là các tế bào “giám sát” theo dõi cơ thể và kích hoạt các phản ứng miễn dịch khi có sự xuất hiện của yếu tố gây hại.

Hạt mao silica có kích thước nano được lập trình để thao tác trên các tế bào đơn lẻ từ bên trong nhưng đây là lần đầu tiên mà các hạt lớn hơn, trong phạm vi kích cỡ micro được sử dụng để tạo ra một khung 3D trong cơ thể mà có thể tìm kiếm và hấp thu hàng chục triệu các tế bào miễn dịch.

Tổng hợp trong phòng thí nghiệm, các MSRs được chế tạo với các lỗ hổng nhỏ, được gọi là nanopore. Các nanopore có thể được lấp đầy bởi cytokine chuyên biệt, các phân tử DNA, RNA mạch đơn ngắn kháng nguyên protein lớn hoặc bất kỳ loại thuốc nào cho phép một số lượng lớn các tổ hợp có thể điều trị một loạt các bệnh nhiễm khuẩn.

Hiện nay các nhà nghiên cứu đang tập trung chế tạo vaccin chống ung thư Tuy nhiên, trong tương lai chúng ta có thể vận dụng các loại tế bào đuôi gai hoặc các loại khác nhau của tế bào miễn dịch được thu thập vào các bộ khung 3D bằng cách sử dụng các cytokine được giải phóng từ MSRs. Chúng ta có thể kiểm soát sự xuất hiện và giải phóng protein và các loại thuốc bằng cách điều chỉnh tính chất bề mặt và kích thước của lỗ rỗng MSRs, giúp kích hoạt hệ thống miễn dịch để điều trị nhiều bệnh.

Khi khung 3D đã thu thập được các tế bào đuôi gai từ cơ thể, các loại thuốc chứa trong MSRs được giải phóng làm kích hoạt quá trình “giám sát” của nó để bắt đầu một phản ứng miễn dịch. Các tế bào đuôi gai được kích hoạt rời khỏi bộ khung và di chuyển đến các hạch bạch huyết nơi chúng tăng khả năng báo động và điều khiển hệ thống miễn dịch của cơ thể để tấn công các tế bào chuyên biệt như các tế bào ung thư Tại vị trí tiêm, MSRs phân hủy và hòa tan tự nhiên trong vòng một vài tháng.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu mới chỉ thử nghiệm vaccin 3D ở chuột nhưng kết quả cho thấy có hiệu quả cao. Một thí nghiệm cho thấy rằng tiêm các bộ khung 3D giúp tuyển chọn và hấp thu hàng triệu tế bào đuôi gai trong cơ thể vật chủ là chuột, trước khi phân tán các tế bào đến các hạch bạch huyết và kích thích một phản ứng miễn dịch mạnh mẽ.

Các nhà nghiên cứu dự đoán vaccin 3D có thể được ứng dụng rộng rãi vì dễ tiêm và dễ bảo quản. Vaccin còn có thể được sử dụng để phòng ngừa các bệnh nhiễm khuẩn nói chung.

Liệu pháp miễn dịch có sử dụng chất liệu sinh học được lập trình này được ví như một người anh hùng để tiếp sức mạnh cho con người trong việc phòng chống các bệnh nhiễm khuẩn nguy hiểm hiện nay như HIV và Ebola cũng như bệnh ung thư Các loại vaccin 3D dạng tiêm mang đến sự xâm hại tối thiểu và khả năng mở rộng để cung cấp các liệu pháp hiệu quả bằng cách bắt chước phản ứng miễn dịch mạnh mẽ của cơ thể với các bệnh mà trước đây đã có thể phát hiện xoay quanh hệ miễn dịch