“黑色素是一种天然的色素，可以有效地将吸收的阳光能量转化为热能，”北卡罗莱纳大学教堂山分校及北卡州立大学联合生物医学工程系顾臻教授说。“我们证明，在黑色素瘤中发现的黑色素，实际上可以用来帮助治疗黑色素瘤，我们通过在治疗性皮肤贴片上照射近红外（IR）光来实现这一点，促进与癌症作斗争的全身性免疫反应“。

  “皮肤中有许多免疫细胞，该实验基本概念是训练人体的免疫系统，以有效地对黑色素瘤细胞的存在做出反应 - 这既能限制肿瘤发展的可能性，也能帮助身体抵抗肿瘤”阎焱琪说。

  这项新技术从一种裂解性黑色素瘤细胞的裂解物开始。裂解液用于填充一组微针，嵌在聚合物透皮贴片上。裂解物本身是不活跃和无害的。但是当这个贴片被应用到皮肤上，这个身体最大的免疫器官，免疫系统知道，不管裂解物是什么，它都不应该在那里。这引发了免疫反应，这种反应让免疫系统“记住”黑色素瘤的溶解，当再次遇到黑素瘤时提高它的反应时间和效率。

  由于黑色素瘤含有高水平的色素黑色素，裂解物填充的微针颜色相当黑暗，他们吸收光线。研究人员利用这一新技术，将红外光照射到透皮贴片上，然后，光线被微针中的黑色素大量吸收，从而迅速提高贴片所在皮肤的温度。

  局部炎热导致皮肤发热样环境，促进微针释放裂解物，有效吸引和激活免疫细胞。升高的温度也有助于局部增加的血液和淋巴流动，促进免疫细胞的迁移。 这种增加的免疫反应放大了身体记住和响应裂解物的能力，更好地防止黑素瘤侵入。

  为了测试贴片作为疫苗的潜力，研究人员使用三组小鼠：一组获得贴片并暴露于IR光; 一组得到了贴皮，但没有暴露在红外光下; 一个小组得到了一个空的贴皮。 老鼠施用贴皮10天后，给小鼠注射活性黑素瘤细胞。

  在一个月所有接受空白贴剂的老鼠都死于黑色素瘤。裂解物贴片本身在没有暴露于近红外光的情况下提供了很少的保护：只有13％的小鼠存活。 同时，100％获得裂解物贴剂和IR光的小鼠在两个月后存活 - 其中87％没有肿瘤。

Diagram of the melanoma vaccine patch that targets antigen-presenting cells (APCs) directly via delivery of tumor lysates combined with melanin. Credit: Ye et al., Sci. Immunol. 2, eaan5692 (2017)

  为了进一步测试该贴片的治疗特性，研究人员进行了类似的实验。只是这次，所有的老鼠都已经发展出两个肿瘤——一个在身体的每一边。该贴片被放置在他们身体左侧的肿瘤上。

  接受裂解剂和IR光的小鼠肿瘤体积明显下降，同时左边的肿瘤(即斑块下的肿瘤)收缩得更多。仅仅贴片本身，没有红外线照射，有限的抑制了肿瘤生长—尤其是在左边，但没有根除它。

  吉安皮特罗·多蒂(Gianpietro Dotti)说:“这表明，这项技术可能在靶向癌症转移和原发性肿瘤方面发挥作用。”

  随后，研究人员用另外两种癌症——乳腺癌和一种黑色素瘤的第二种黑色素瘤——来进行类似的实验。在这两种情况下，研究人员将黑色素添加到裂解物中，使其更容易吸收。结果与第一种黑色素瘤的结果相似:与近红外光谱结合使用的斑块得到了最有希望的结果。

Combined vaccination (right) caused the expression of immunogenic danger signals in the form of heat shock proteins (HSP 70, in green) near cell nuclei (blue). Credit: Ye et al., Sci. Immunol. 2, eaan5692 (2017)

  “这些结果令人鼓舞，但我们处于发展的早期阶段，”顾臻教授说。下一步将是一项大型动物研究，以进一步评估该技术的安全性和有效性。虽然现在估计成本还为时过早，但我们认为这种治疗方法可以扩大，而且可以负担得起。

  论文链接：http://immunology.sciencemag.org/content/2/17/eaan5692