核酸（Nucleic acid）藥物是近二十年間的研究焦點，它們在治療和疫苗方面展現(xiàn)出巨大的潛力。在新型冠狀病毒病（COVID-19）大流行期間，基于核酸的疫苗迅速發(fā)展和應(yīng)用，充分展現(xiàn)出驚人的效力。然而，由于缺乏高效和無痕的體內(nèi)基因遞送技術(shù)，核酸藥物在誘導(dǎo)治療性免疫反應(yīng)的效果上仍然有限。

由香港城市大學(xué)（城大）生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系的史鵬教授領(lǐng)導(dǎo)的一項最新研究，開發(fā)出一種基于水凝膠的多功能有機電子裝置以解決這個難題。這個創(chuàng)新的裝置能實現(xiàn)經(jīng)皮遞送核酸和體內(nèi)微陣列細(xì)胞電穿孔，為臨床免疫治療提供一個極具前景的一步式、自我管理及無痛的經(jīng)皮基因傳遞解決方案。

史教授指出此技術(shù)的變革潛力，他說：「這項技術(shù)可以改變基于核酸的療法在人體中的應(yīng)用，利用免疫系統(tǒng)作為治療不同疾病的工具，包括癌癥。」

這項技術(shù)的獨特之處在于其無痕方法，它提供了一種簡單且高效的方法，將脫氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）引入人體，而不會留下任何額外的試劑。這種方法在不需要全身給予大量核酸的情況下，對皮下免疫細(xì)胞進(jìn)行基因工程，以達(dá)到治療目的。

「這項研究最具挑戰(zhàn)性的部分是開發(fā)一種基于水凝膠的電子裝置，將多種功能整合到一個統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)中。」 史教授續(xù)說：「該裝置進(jìn)行皮膚穿透、DNA封裝和釋放、以及細(xì)胞電穿孔的程序化連續(xù)操作。」

這項研究有望通過一種無痛的解決方案，即佩戴可穿戴的皮膚電子貼片，徹底改變核酸疫苗的遞送方式。該創(chuàng)新技術(shù)利用導(dǎo)電水凝膠，制造預(yù)先加載了編碼癌癥特異性抗原蛋白的DNA的微型電極。當(dāng)電極壓在皮膚上時，它們會穿透表層，重新水化，并通過電觸發(fā)將DNA釋放到皮下空間。

然后，裝置隨后按程序施加電脈沖，以實現(xiàn)樹突狀細(xì)胞中高效的DNA轉(zhuǎn)染，激活針對癌癥的適應(yīng)性免疫。這種方法在嚙齒動物模型中，已顯示出無論在治療和預(yù)防模式下，有效抑制腫瘤生長。

除了癌癥免疫療法，該技術(shù)也可套用在各種DNA和RNA為基礎(chǔ)的治療上，包括傳染病的疫苗和遺傳性疾病的基因療法。研究團隊計劃進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備，擴大其應(yīng)用范圍，并探索其在治療不同類型的癌癥和其他疾病上的效用。這項開創(chuàng)性的研究為基于核酸藥物的應(yīng)用開辟了新的道路，有望革新治療和預(yù)防性醫(yī)療的格局。

研究成果已發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上，題為“Transdermal microarrayed electroporation for enhanced cancer immunotherapy based on DNA vaccination”。

本論文的共同第一作者是來自城大的王媛博士和屈錦博士，通訊作者是史鵬教授。該研究獲得香港城市大學(xué)和在InnoHK及香港研究資助局下的香港心腦血管健康工程研究中心（COCHE）的資助支持。

如有查詢，歡迎聯(lián)絡(luò)城大生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系史鵬教授（電郵：[email protected]）。