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。有关研究成果为日后研发方便使用、针对癌症等疾病的细胞疗法和创新疗法,开辟了新方向。
所谓细胞疗法,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,以便对组织、器官进行修复,以达致减轻病情或治癒疾病。细胞疗法的进步,无疑为患上癌症等棘手疾病的病人提供了崭新的治疗手段,为患者带来了更多希望。根据Grand View Research一份有关细胞疗法市场的研究报告,在2020年,细胞疗法在全球的市场规模已扩大至78亿美元。
然而,细胞疗法在实际应用中仍面临着许多挑战。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,过程复杂和效率低,并必须由具经验的医护人员来进行。而且,目前细胞疗法使用的溶液状配方难以储存和运输,存在细胞受损的可能性。
为了解决这些挑战,香港城大生物医学工程学系副教授徐臣杰博士和他在香港城大的科研团队,潜心研发了冷冻微针(cryomicroneedles)新技术。这些冷冻微针是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。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。
香港城市大学徐臣杰博士团队最新研发的冷冻微针贴片。
其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。
使用冷冻微针穿透皮肤表层以便在皮内传送治疗用活细胞的示意图。
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。而且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。
这次由香港城大科学家领导的研究团队开发的新一代微针技术,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。有关研究成果将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提供更多新方向。
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《Nature Biomedical Engineering》发表。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。
徐臣杰博士
这个能够以极低入侵性的微创方式在皮内传送活细胞的冷冻微针新技术具有广泛的应用范围,并不限于活细胞的输送,还可以装载、储存和传递其他类型的活性生物治疗剂。这说明它不仅能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,还有助于启发日后研发易于使用、针对癌症等其他疾病的细胞疗法和创新疗法。
