試想如果抗體、胰島素等蛋白質藥物,甚至 COVID-19 或流感等疫苗都能透過口服方式,而非注射給藥,將對醫療產生深遠影響。由以色列理工學院 (Technion – Israel Institute of Technology)化學工程學系助理教授 Assaf Zinger 等人進行的研究,利用人類母乳擁有的獨特「母乳蛋白奈米冠(Human Breast Milk Protein Corona)」讓疫苗與藥物具備口服特性,成果刊登於《控制釋放》(Journal of Controlled Release)期刊。
研究團隊從人類母乳擁有的特性中獲得靈感,發現母乳蛋白奈米冠可以影響奈米顆粒在胃腸道內的滲透性,具備解決口服藥物在腸道吸收時面臨挑戰,進一步促進有效開發口服疫苗與藥物。Zinger 教授表示:「母乳是一種優秀的生物流體。」母乳是新生兒的主要營養來源,而且通常是嬰兒出生初期唯一的營養來源。它是一種複雜且動態調整的液體,專門滿足嬰兒特定的生長需求。母乳含有酵素、生長因子、荷爾蒙、抗體、核酸、細胞外囊泡、碳水化合物、脂質、維生素、礦物質與細胞等物質。這些成分對嬰兒的大腦發育、免疫系統功能以及腸道微生物群的平衡至關重要。該研究在兩年前獲得歐洲研究委員會ERC 補助計畫Starting Grant,目標為開發一種基於母乳的新型人工顆粒,稱為「乳體」(milkosomes)。他進一步表示:「嬰兒飲用的母乳中含有多種對健康至關重要的化合物。這些化合物必須成功穿過腸道屏障,從消化系統進入血液循環,才能真正發揮對嬰兒健康的作用。」
腸道屏障是一層將腸道內部環境與血液隔離的重要保護結構,由上皮細胞層與黏液層共同構成。這道屏障能夠選擇性地允許營養物質通過,同時阻擋有害毒素的進入。研究人員表示:「若母乳中的成分能有效跨越這個屏障,則代表母乳中必然存在某種特殊鑰匙來協助這些成分穿透屏障。這些關鍵因素究竟是什麼?這正是我們在本研究中所希望得到的答案。」
研究人員在此新研究發現了一個重要現象:奈米顆粒與母乳蛋白質之間的交互作用,產生一種特殊效應,隨後團隊將該現象命名為「母乳蛋白奈米冠」。這種蛋白冠狀結構會在奈米顆粒周圍形成蛋白質塗層,使其具備穿透腸道屏障能力,而這種穿透性與奈米顆粒的電荷性質息息相關。研究團隊透過人類腸道細胞與豬腸道組織樣本成功證實了此現象。
此研究發現可能徹底改變如何使用疫苗與蛋白質藥物。大部分現行疫苗與蛋白質藥物採取注射給藥模式來避免被消化系統破壞。若能採用母乳蛋白奈米冠機制來輸送的話, 多數疫苗與蛋白質藥物將可直接口服,免去注射過程,或可大幅改善給藥模式,為醫療模式帶來更多便利性。
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