可实现皮内微创传送治疗性活细胞的“冷冻微针”新技术

由香港城市大学（香港城大）科学家领导的研究团队，最近开发了新一代的微针技术，能够以极低入侵性的微创方式在皮内传送活细胞。实验结果证明，利用这种冷冻微针（cryomicroneedles）的突破性新技术，替小鼠皮内接种治疗性细胞后，成功在小鼠体内引发强劲的免疫反应以对抗肿瘤。有关研究成果为日后研发易于使用、针对癌症等其他疾病的细胞疗法和创新疗法，开辟新方向。

这项研究由香港城大生物医学工程学系副教授徐臣杰博士领导，研究成果已于科学杂志《自然·生物医学工程》发表，题为〈Cryomicroneedles for Transdermal Cell Delivery〉。

 

细胞疗法又称为细胞移植，是一种将免疫细胞或干细胞等活细胞注射、移植或植入患者体内，以达到治疗效果的疗法。细胞疗法的进步，为患上癌症等棘手疾病的病人提供了崭新的治疗手段，为生活带来了希望。在2020年，细胞疗法在全球的市场规模已扩大至78亿美元 1 。

“不过，与细胞疗法应用相关的许多问题，仍有待解决。”徐博士说。例如，目前治疗用的活细胞需要经手术移植或静脉注射的方法来传送到病人体内，但这些方法属于入侵性治疗，病人会感到痛楚和有受感染风险，而且过程复杂和效率低，并必须由具经验的医护人员来进行。此外，目前细胞疗法使用的溶液状配方也难以储存和运输。

为了解决这种种挑战，徐博士和他在香港城大的科研团队，成功开发了冷冻微针新技术。这些冷冻微针由低温冻存液制成，每支短于1毫米，可“携带”具治疗作用的活细胞，并输送到皮层内。“这是一个类似皮肤贴片的装置，可以装载、储存和在皮内输送有治疗性效果的活细胞。”徐博士解释说。

 

_{把冷冻微针贴片放在手上，以展示微针在皮肤上融化的情况（注：影片中没有按压把微针刺进入皮肤）。(视频來源︰DOI number: 10.1038/s41551-021-00720-1）}

冷冻微针的运作原理是先把表面附有冷冻微针的贴片放在皮肤上，然后稍稍施压，一支支的冷冻微针便会穿透皮肤表层，然后在皮内融化，并从贴片上分离出来。微针内含的细胞随即会被释放出来，并在皮肤内部迁移及繁殖。这种创新的微针贴片装置可以在雪柜里储存几个月，并且易于运输和使用。

冷冻微针的其中一个潜在应用，是用来进行细胞为基础的癌症免疫疗法，在皮内传送树突状细胞疫苗。为验证有关概念，研究团队以小鼠进行实验，探索利用这新技术来进行细胞为基础的癌症免疫疗法的可行性。他们利用冷冻微针贴片装置，在小鼠皮内注射卵清蛋白修饰的树突状细胞，结果成功在有肿瘤的小鼠身上引发了强而有力的免疫系统反应，为小鼠提供了抵抗肿瘤的有力保护，效果比传统的标准活细胞接种方法（如皮下注射或静脉注射）更好。 

 

“这种微针装置的应用范围，并不限于活细胞的输送，它还可以装载、储存和传递其他类型的活性生物治疗剂，例如蛋白质、肽、mRNA、DNA和疫苗。我希望这个新装置能够提供一种容易使用及有效的替代治疗方案，方便医护人员在诊所内使用。”徐博士说。

 

徐博士是论文的通讯作者，香港城大生物医学工程学系的常皓博士是第一作者，同系的王东安教授和史鹏博士也是研究团队成员之一。研究团队其他成员则来自南洋理工大学和新加坡国立大学。是次研究由香港城大提供部分资助，研究团队并已透过香港城大提交了专利申请。

DOI: 10.1038/s41551-021-00720-1

¹ https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/cell-therapy-market

本文已于 “香港城大研创” 微信公众号发布。
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