这种疗法将肝脏转化为免疫细胞的“培育中心”,从而产生更多健康的 T 细胞。
我们的免疫系统是一支骁勇善战的队伍。游走的免疫细胞会扫描细菌、病毒和其他入侵者。它们还会与组织进行沟通,以便及早发现癌症的迹象。一旦检测到威胁,免疫系统就会启动强大的防御机制,将其彻底清除。
但随着年龄增长,我们的免疫力会逐渐下降。免疫细胞数量减少,剩余的细胞也难以发挥其正常功能。结果,免疫防御能力减弱,感染和患癌症的风险增加。这也导致疫苗对老年人的有效性降低。
如今,一种采用与新冠疫苗类似的mRNA技术的新疗法,通过每周两次注射,成功恢复了老年小鼠的免疫系统。这种注射疗法将肝脏转化为一个临时的“免疫细胞培育中心”,从而提升关键免疫细胞的数量和健康水平。
接受治疗的小鼠,年龄相当于人类60岁出头,在接种疫苗后多种T细胞类型迅速增加。它们还对一种常用的癌症免疫疗法产生了抗肿瘤作用。
重置免疫力不仅仅关乎防御。免疫系统与其它器官的健康息息相关。随着年龄增长,慢性炎症逐渐加剧,严重损害记忆力、认知能力和新陈代谢。它还会使多个器官的组织僵硬,增加心脏病发作和肾衰竭的风险。
“如果我们能够恢复免疫系统等重要功能,希望能够帮助人们在更长的时间内远离疾病,”麻省理工学院的研究作者张锋在新闻稿中表示。
T细胞训练营
多种免疫细胞类型保护我们的身体,但T细胞是最突出的免疫细胞之一。
一些T细胞会寻找并摧毁病毒感染细胞和癌细胞。另一些T细胞则协调免疫反应,平衡攻击,以防止自身免疫性疾病或过度炎症反应。还有一些T细胞能够“记住”之前的威胁,以便在再次接触时触发更快的免疫反应。
尽管T细胞种类繁多,但它们都诞生于骨髓。幼小的T细胞随后会前往胸腺——位于心脏顶部的一个小器官——在那里成熟并分化。在这个“育婴室”里,T细胞学会区分敌友,确保它们只攻击真正的威胁,而不会伤害健康细胞。这一过程主要由多种蛋白质和其他信号分子共同协调,这些分子决定着未成熟细胞的命运,并帮助它们存活。
衰老过程会逐渐破坏T细胞的“育婴室”。胸腺萎缩,其大部分功能组织被脂肪组织取代,导致新生T细胞数量下降。
“随着年龄增长,我们的免疫系统开始衰退。我们想思考如何才能更长时间地维持这种免疫保护,正是这种想法促使我们思考如何增强免疫力,”该研究的作者米尔科·弗里德里希说道。
多年来,科学家们一直试图复活这个器官。激素和免疫相关蛋白都未能使其恢复健康。一些更为另类的疗法,例如输注幼年动物的血液、移植干细胞或直接改造造血干细胞,虽然显示出一定的疗效,但难以转化为临床治疗。
弗里德里希说:“人们已经尝试了很多方法来阻止或逆转与年龄相关的胸腺退化,但遗憾的是,到目前为止,这些尝试收效甚微。”
研究团队并没有修复这个衰弱的器官,而是在身体的另一个部位建立了一个新的 T 细胞培育中心。
临时热床
他们首先对幼鼠和老年鼠的基因变化进行了全面分析,并阐明了基因表达的变化如何影响 T 细胞的产生。
筛选结果显示,有三个基因在T细胞成熟过程中起着关键作用。这些基因产生的蛋白质会随着年龄增长而减少,这与T细胞数量下降相关。理论上,补充这些蛋白质可以重启免疫细胞的生成。
张教授说,这“更像是一种合成方法”。“我们正在改造人体,使其模拟胸腺因子的分泌。”
他们选择肝脏作为临时“育婴室”有几个原因。肝脏即使到了老年也能持续合成蛋白质,而且它是mRNA治疗相对容易的目标。
研究团队将编码三种滋养蛋白的mRNA包装到脂肪纳米颗粒中,并从小鼠年龄大致相当于人类60岁左右开始,每周两次将这些纳米颗粒注射到小鼠血液中,持续一个月。虽然小鼠离老年还很远,但在这个年龄段,T细胞缺陷已经很明显,早期干预可能对这些细胞有益。
与未接受治疗的同类相比,接受注射的小鼠产生了更多、更健康的T细胞。这种治疗还增强了小鼠的免疫力。在一项测试中,接种了卵清蛋白疫苗(卵清蛋白是蛋清中的一种主要蛋白质)的小鼠,与未接受mRNA治疗的同类相比,对该蛋白质的免疫反应要强得多。
这些注射还有助于小鼠迟缓的免疫系统更好地与免疫检查点抑制剂(一种常见的抗癌药物)协调运作。接受两种治疗的癌症小鼠比仅接受抑制剂治疗的小鼠存活时间更长,存活率更高。更多实验发现,所有三种蛋白质编码mRNA序列对于免疫系统的恢复都至关重要。
需要明确的是,这并非一劳永逸。治疗结束后,疗效会逐渐减弱。虽然这看似有些不便,但这种灵活性使科学家能够进一步调整剂量和治疗方案,从而最大限度地减少副作用。更广泛地说,这项研究表明,恢复胸腺功能并非逆转免疫系统衰老的必要条件。在身体其他部位模拟胸腺信号也可能有助于T细胞的增殖,即使在老年时期也是如此。
这些只是初步结果,在将这种疗法应用于人体之前,还需要进行更多测试。研究团队计划在其他动物身上研究这三种mRNA,并寻找更多能够滋养T细胞的蛋白质。他们还希望将这种策略推广到其他免疫细胞类型,例如产生抗体的B细胞。
“免疫系统会衰老,但它的能力并不会不可逆转地丧失。如果我们再次向它提供缺失的信号,它就能再次创造奇迹,”弗里德里希说。
这篇文章《衰老削弱免疫力。mRNA注射逆转小鼠衰老》最初发表于SingularityHub网站。