疫苗通常是由灭活的病毒组成，这些灭活的病毒能够提醒免疫系统记住侵入物，从而在真正遭遇病毒的时候启动有力的防御。不过这种方法有时候可能存在风险，例如以HIV制作疫苗时。
近年来，许多科学家一直在研究以DNA作为潜在的替代疫苗。大约在20年前，科学家发现编码病毒蛋白的DNA在啮齿动物中可诱发强烈的免疫反应，但是到目前为止，这种成功还无法在人类中复制。
27号在线发表在Nature Material杂志上的一篇研究论文中，MIT的研究者介绍了一种新型的DNA疫苗递送系统，为提高DNA疫苗的有效性带来了新的希望。如果此类疫苗能够成功递送至人类，将不仅可以克服利用灭活病毒抵御诸如艾滋病等疾病的风险，而且还具有更加稳定的有点，可以在室温下运输及储藏。
MIT生物工程与材料科学专家Darrell Irvine介绍说，这种疫苗还将舍弃利用注射器注射接种的方法，只要将这种形式的疫苗敷在皮肤上几分钟，撕掉之后这种薄薄的聚合薄膜就嵌入到了皮肤中。
缓释疫苗
采用一种叫做电穿孔的技术，科学家们最近在将DNA疫苗递送至人体的研究中取得了一些成功。这种方法需要首先将DNA注射到皮肤下，然后利用电极产生一个电厂，在皮肤上的细胞膜上形成一些小孔，使得DNA能够进入其中。但是这个过程非常疼痛，且结果不太确定，Irvine说道。“这种方法有可取之处，但是并不理想，因为在进行全球性预防性疫苗接种时，尤其是在资源匮乏的国家，这种方法并不适用。”
为了解决这个问题，Irvine和其它研究者另辟蹊径。他们利用多层聚合薄膜制成了一种贴片，可以将包埋于其中的DNA疫苗递送至皮肤。通过微型针往皮肤中刺入0.5毫米，这些聚合膜就可以植入到皮肤下。这种刺入深度正好足够将DNA递送至表皮的免疫细胞，又不会因为过深而产生疼痛感。
一旦植入到皮肤下，随着它们与水的接触，这些薄膜会降解掉，在数天或几个星期内释放出疫苗。随着膜的分解，成膜聚合物与DNA链交缠在一起，起到保护DNA并协助进入细胞的作用。
通过调节聚合膜层数，研究者还可以控制所递送的DNA的量。通过改变这些膜的疏水性，他们还可以控制疫苗递送的速率。当DNA被单独注射时，它们通常会在免疫系统产生记忆效应之前就很快地被分解掉。而如果DNA是随时间缓慢释放，那么免疫系统则有充分的时间与其进行接触，提高疫苗的有效性。
这种聚合薄膜还含有佐剂，帮助提高免疫反应。在这项研究中，所用的佐剂是类似于病毒RNA的RNA链，可以引发炎症并聚集免疫细胞。
德雷赛尔大学医学院主力教授Michele Kutzler解释说，引发炎症反应是这种新型递送系统的关键优势之一。其他的优势还包括以皮肤中大量的免疫细胞为目标、使用可生物降解的递送材料、接种物无痛感。
她评价称：“这是一种很好的方法，不仅可以用递送DNA疫苗，也可以递送其他的小分子。”
诱发免疫反应
在小鼠试验中，研究人员发现利用这种DNA递送薄膜引发的免疫反应和电穿孔法诱发的免疫反应效果一样，甚至更好。
为了验证这种疫苗是否能在灵长类动物中诱发免疫反应，研究人员将携带编码猿类HIV蛋白质的DNA的聚合薄膜贴在实验室培养的猕猴皮肤样本上。在用膜处理的皮肤中，可以检测到DNA，而单独注射的DNA则很快被分解了。
Irvine说：“这表明这种方法可以用于大型动物真是有希望用于人类。”
研究人员正在计划在非人类的灵长类动物中开展试验。如果成功的话，这种疫苗递送贴片则有可能被用于多种疾病的疫苗递送中。Irvine说，生产蛋白质疫苗由于每个蛋白质都有自己的特点，因此在扩大生产用于人类时有许多的生产问题要解决。而如果利用DNA平台来制造DNA疫苗，则不管它编码何种抗原，它产生的效力是一致的。
原文：web.mit.edu/newsoffice/2013/vaccine-film-delivery-hiv-0127.html
Polymer multilayer tattooing for enhanced DNA vaccination
Peter C. DeMuth et al.
DNA vaccines have many potential benefits but have failed to generate robust immune responses in humans. Recently, methods such as in vivo electroporation have demonstrated improved performance, but an optimal strategy for safe, reproducible, and pain-free DNA vaccination remains elusive. Here we report an approach for rapid implantation of vaccine-loaded polymer films carrying DNA, immune-stimulatory RNA, and biodegradable polycations into the immune-cell-rich epidermis, using microneedles coated with releasable polyelectrolyte multilayers. Films transferred into the skin following brief microneedle application promoted local transfection and controlled the persistence of DNA and adjuvants in the skin from days to weeks, with kinetics determined by the film composition. These ‘multilayer tattoo’ DNA vaccines induced immune responses against a model HIV antigen comparable to electroporation in mice, enhanced memory T-cell generation, and elicited 140-fold higher gene expression in non-human primate skin than intradermal DNA injection, indicating the potential of this strategy for enhancing DNA vaccination.
文献链接：Polymer multilayer tattooing for enhanced DNA vaccination
