人工生体材料を使用した免疫細胞および組織の標的調節

Nature Reviews Bioengineering volume 1、pages 107–124 (2023)この記事を引用する

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免疫系を調節する治療法は、感染症、がん、自己免疫などの幅広い症状を治療できる可能性をもたらします。 生体材料は、末梢組織またはリンパ組織における免疫細胞サブセットの特異的標的化を促進し、刺激の用量、タイミング、位置を調節することで、ワクチンや免疫療法の安全性と有効性を向上させることができます。 ここでは、リンパ組織、循環白血球、組織常駐免疫細胞、疾患部位の免疫細胞の標的に焦点を当て、生体材料ベースの戦略における最近の進歩をレビューします。 これらのアプローチは、さまざまな病気に対する免疫または耐性を促進することにより、免疫療法の効力と有効性を向上させることができます。

免疫療法では、毒性を回避しながら効果的な免疫調節を確保するために、適切な標的細胞、組織、および治療期間を選択することが不可欠です。

生体材料を介したリンパ節の免疫細胞の標的化は、免疫または寛容を促進することによりワクチンの効力と有効性を向上させます。

循環遊走性免疫細胞を標的にして、生きたシャペロンとして機能し、治療薬を組織に運ぶことができます。

ナノ材料および治療用デポーの全身投与または腫瘍内注射は、腫瘍内に免疫細胞を選択的に蓄積し、標的とすることができます。

臨床応用を促進するには、生体材料の複雑さを軽減することが不可欠です。

免疫システムの調節は、現代医学の極めて重要な治療戦略です。 上位10の医薬品（2021年の売上高）のうち、特にメッセンジャーRNA（mRNA）ベースの新型コロナウイルス感染症ワクチン（参考文献1）を含む7薬が免疫系に作用した。 ワクチン開発における確立された役割を超えて、免疫調節には、自己免疫や癌、炎症性疾患、線維性疾患、感染症などのさまざまな症状に対する治療の可能性があります。 しかし、がん免疫療法の分野で最も明確に示されているように、免疫調節は両刃の剣であり、実質的な抗腫瘍免疫を誘導するにもかかわらず、多くの免疫療法薬の全身投与により腫瘍部位の遠位で免疫関連の有害事象が発生しています2。 したがって、不要なオフターゲット刺激を回避しながら、時空間制御を行いながら正確な用量の免疫調節薬を特定の細胞や組織に送達することは、安全で効果的な免疫反応を確保するために不可欠です。

免疫細胞の標的化は、モノクローナル抗体、改変された結合タンパク質、または免疫細胞表面受容体の組換え天然リガンドを使用する、従来のタンパク質工学戦略を使用して達成できます。 これらのアプローチは臨床開発のさまざまな段階にあり、単一特異性および多重特異性抗体が最も先進的です3、4、5、6、7。 しかし、リンパ球が特定の疾患に関連していると真に定義する唯一の細胞表面タンパク質はその抗原受容体であるため、疾患特異的な免疫細胞の標的化は困難となっています。 さらに、治療ペイロードがそのような融合体の生体内分布を支配する可能性があるため、抗体ドメインを免疫調節薬に単に結合するだけでは、効果的なターゲティングを達成するには必ずしも十分ではありません8。 操作された生体材料は、免疫療法剤を特定の組織部位に集中させ、放出動態を制御し、および/または細胞内局在を制御することにより、標的細胞への単純な結合を超える追加の機能を導入できます。

免疫系は、明確に定義された局所制御センター（リンパ器官）、重要な組織常在細胞集団（特に粘膜表面などのバリア組織）、および血液や組織を絶えず再循環する可動細胞集団で構成され、免疫システムとして課題と機会を提供します。治療標的（図1a）。 ここでは、免疫系の in vivo 標的調節のための生体材料を利用した治療戦略の最近の進歩をレビューします。 私たちは、ウイルスや細菌などの病原体を直接標的とするのではなく、免疫細胞やリンパ器官を標的とするアプローチに焦点を当て、その後、この分野の開発の展望と課題について議論します。