每50 个儿童中就有 1 个对花生过敏，最严重的病例会导致可能致命的免疫反应，称为过敏性休克。
目前，只有一种获批的治疗方法可以降低过敏反应的严重程度，而且需要几个月的时间才能发挥作用。加州大学洛杉矶分校的一组免疫学家正致力于改变这种状况。
从 COVID-19 疫苗以及他们自己对该疾病的研究中汲取灵感，他们创造了首创的纳米颗粒——如此之小，以十亿分之一米为单位——可将 mRNA 递送至肝脏中的特定细胞。反过来，这些细胞会教导身体的天然防御能力来耐受花生蛋白。
在对小鼠进行的测试中，纳米颗粒不仅逆转了花生过敏，而且还阻止了它们的发展。 该研究发表在ACS Nano 杂志上 。
“据我们所知，mRNA 从未被用于过敏性疾病，”该论文的共同通讯作者、加州大学洛杉矶分校杰出医学教授兼加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所研究主任 André Nel 博士说 。 “我们已经证明我们的平台可以缓解花生过敏，我们相信它也可以对食品和药物中的其他过敏原以及自身免疫性疾病起到同样的作用。”
研究人员将重点放在肝脏上有两个原因：首先，该器官经过训练后不会对所有挑战做出反应，因为它经常受到包括过敏原在内的外来物质的轰击。其次，该器官是称为抗原呈递细胞的细胞的家园，这些细胞收集外来蛋白质并训练免疫系统耐受它们，而不是在检测到它们时进行攻击。
该研究建立在 Nel 及其同事先前的两项进展之上。2021 年，他们发现将一种精心挑选的蛋白质片段(称为表位)递送至肝脏的纳米颗粒可减轻小鼠危险的鸡蛋过敏症状。第二年，他们确定了一个表位，当通过纳米颗粒输送到肝脏时，该表位可以减轻小鼠的花生过敏。由于这些表位排除了引发过敏的花生或鸡蛋蛋白部分，因此作为治疗的一部分，它们预计会更安全。
“如果你幸运地选择了正确的表位，就会有一种免疫机制抑制对所有其他片段的反应，”内尔说，他也是加州大学纳米技术环境影响中心 (CEIN) 的 负责 人. “这样，你就可以处理在疾病中起作用的整个表位集合。”
科学家们通过在其表面添加一个特异性结合抗原呈递细胞的糖分子改进了他们之前的纳米颗粒的设计。使用 mRNA 是向前迈出的又一步。
在升级后的纳米颗粒中，研究人员设计了部分 mRNA 有效载荷来编码选定的一个或多个表位——在这种情况下，是先前研究中确定的花生蛋白片段——与 SARS-CoV-2 的 mRNA 疫苗编码整个表位的方式相同病毒的刺突蛋白。使用 mRNA 可以更容易地加载纳米颗粒，并消除了包含多个表位所带来的并发症，这一优势可能会扩大应用范围。例如，可能需要多个表位来解决某些其他过敏症或多种过敏症。
为了评估他们升级后的纳米颗粒是否能防止花生过敏，研究人员将其分两次给六只老鼠服用，间隔一周。另一组六只小鼠获得了具有相同 mRNA 有效载荷的纳米颗粒，但其表面没有靶向糖;其他六只小鼠获得了升级的纳米颗粒，但内部含有不编码任何蛋白质或表位的 mRNA;第三组六人根本没有纳米颗粒。从第二次给药一周后开始，他们给小鼠喂食花生蛋白粗提物，使它们对花生过敏原敏感。又一周后，他们让老鼠接触花生蛋白以引发过敏性休克。
与接受不含靶向糖的纳米颗粒的小鼠相比，经过升级的纳米颗粒预处理的小鼠表现出较轻的症状，而未接受治疗的对照组和接受具有非编码 mRNA 的靶向纳米颗粒的组出现了更严重的症状。
科学家们重复了这个实验，改变了操作顺序——让老鼠在接受纳米颗粒之前对花生蛋白敏感。同样，升级后的纳米颗粒优于缺乏靶向糖的类似纳米颗粒，并且两者产生的症状都比研究人员在未接受治疗的小鼠或含有非编码 mRNA 的纳米颗粒中观察到的症状轻得多。
在这两个版本的实验中，科学家们测量了特定免疫细胞以及某些抗体、酶和细胞因子的水平，这证实了升级后的纳米颗粒提高了动物对花生蛋白的耐受性。
Nel 估计，随着进一步实验室研究的成功，纳米颗粒可能会在三年内进入临床试验。(他的实验室将很快开始在临床试验中测试花生过敏方法所需的监管过程。)他补充说，用编码不同表位的 mRNA 有效载荷替代纳米颗粒，有可能使纳米颗粒适应其他过敏和自身免疫性疾病。
该团队正在探索纳米颗粒是否可用于治疗 1 型糖尿病，这是一种免疫系统攻击胰腺细胞的疾病，胰腺细胞使身体能够从食物中获取能量。其他研究人员已经确定了触发糖尿病免疫攻击的蛋白质的重要表位。
该研究的共同第一作者是加州大学洛杉矶分校博士后学者徐晓和加州大学洛杉矶分校高级研究员王翔博士。加州大学洛杉矶分校纳米医学副教授夏田博士为共同通讯作者。其他作者是加州大学洛杉矶分校的高级研究员 Yu-Pei Liao 和博士后学者 Lijia Luo。
该研究由国立卫生研究院、Marlin Miller Jr. 家庭基金会和 CNSI 的 Noble 家庭创新基金资助。