此外，研究人员认为，他们可能已经发现了一种管理免疫反应的“辅助”系统——一种与人类免疫系统交流的分子“字母表”。

弗雷德里克癌症研究实验室的洪恩平、Ankit Shah和Marina Dobrovolskaia、波尔州立大学的Emil Khisamutdinov以及北卡罗来纳大学夏洛特分校的Justin Halman和Kirill Afonin最近在该杂志上发表了这一发现纳米快报．

这种想法已经存在了一段时间，即选定的RNA或DNA片段可以用于治疗——“治疗性核酸”——来影响基因或细胞功能。不幸的是，在临床试验中，大多数提出的治疗分子被证明具有极端的副作用——它们引起了人体免疫细胞的强烈反应，往往是致命的反应。

最近，纳米技术专家提出设计具有潜在治疗作用的RNA或DNA序列的自组装纳米粒子，将几种序列的作用结合成一种靶向药物，在单个粒子中产生多种作用，形成各种设计形状——正方形、三角形、立方体和其他结构。然而，这些潜在的强大治疗颗粒的测试进展缓慢，因为研究人员已经从理论上推断，它们可能与天然核酸片段具有相同的“免疫毒性”作用。

然而，一些纳米科学家质疑，由于免疫系统识别的复杂性，以及将传统材料组装成各种形状和结构的纳米颗粒所产生的独特特性，预测的免疫反应是否一定会发生。

该论文的通讯作者之一Afonin说:“即使核酸纳米颗粒是由具有已知免疫毒性的成分组成的，一旦你将它们组合并重新配制，纳米配方就会变成一个完全不同的野兽。”

“我们的研究结果表明，虽然一些预测是正确的，但许多预测是完全错误的，”Afonin指出。“你不能仅仅通过分析对自然产生的dna和rna的反应来预测核酸纳米颗粒的免疫毒性。我们得出了一些意想不到的结果。”

为了测试这些颗粒的免疫毒性，并可能找到免疫细胞反应机制的线索，Afonin和他的同事们选择了一个“文库”，里面有25种不同的DNA或RNA核酸纳米颗粒，这些纳米颗粒是由该领域的研究人员设计的，经过精心挑选，以“解决”它们的分子特性和免疫反应之间的“所有可能的联系”。该文库包括具有代表性的平面(扁平)，球形和纤维状(弦状)颗粒的样本，具有不同的大小和分子量，以及各种关键化学属性的不同。这些颗粒被引入到免疫细胞(外周血单个核细胞)中，这些细胞来自60个独特的人类供者的血液，并监测29种不同细胞因子的产生。

研究结果的细节揭示了颗粒的免疫毒性，因为免疫反应是不同的。但结果也揭示了各种免疫细胞的特定行为信息。

一个基本的发现是，“裸”核酸纳米颗粒(不附着于其他生物分子)根本不会引起免疫反应——因为，研究小组发现，与自然发生的DNA或RNA片段不同，这种构建的颗粒如果没有某种“载体”分子允许它们进入，就无法进入任何免疫细胞。实际上，普通的核酸纳米颗粒对人体免疫系统来说是“隐形的”。

然而，一旦这些粒子与载体分子配对，它们就能进入细胞，并如研究人员所希望的那样引发明确的反应。“问题是，当我们将这种粒子送入人体细胞时，细胞，尤其是免疫细胞会做什么?”Afonin很好奇。“它会把特定的形状视为威胁吗?”

结果表明，颗粒的大小、形状、三维结构(例如立方体，与平面正方形相比)、DNA或RNA组成以及颗粒如何组装的化学性质(“连通性”)都对免疫反应和免疫细胞的反应有不同的影响。

在揭示的细节中，发现由DNA组成的颗粒往往比RNA组成的颗粒引起的免疫反应更少。RNA环(扁平结构)和RNA纤维引起的免疫反应比RNA立方体(球形结构)少。更详细地说，DNA立方体可以诱导I型干扰素α和ω的产生，但只有RNA立方体可以诱导I型干扰素β或III型干扰素λ。产生的不同细胞因子表明，颗粒的差异对受影响的免疫细胞类型有选择性影响。

虽然这些发现在科学上很重要，但研究人员强调，这些新信息对未来的实际应用有影响。

“我们的发现强调了核酸纳米颗粒与免疫系统相互作用方式的关键参数，”该论文指出。“这些新的见解提高了目前对核酸纳米颗粒免疫刺激特性的理解，并为开发一种新的辅助分子语言铺平了道路，这种语言可以通过合理设计的核酸纳米颗粒脚本来表达。”

“我们有一个字母表可以直接与免疫系统沟通，”Afonin说。“现在我们必须弄清楚这种新语言的语法;如何将这些字母组合成单词，将它们组合成句子，将它们组合成段落，最后，如何写一个故事。但现在我们有了一个字母表——这只是一个开始，但我认为这是基础工作。”

Afonin指出，描述对特定粒子设计的免疫反应的“字母表”自然可能有助于避免不良反应，但在实际需要反应的情况下(例如，在疫苗的情况下)具有更大的潜力，当治疗需要特定的信息来触发非常特定的免疫反应时，还有更多的可能性。

“如果你需要运送药物，你可能希望载体是非免疫原性的。我们可以准确地告诉你可以使用哪种粒子。”“但如果你想刺激免疫反应，比如激活免疫系统对抗癌症……然后你可以使用某些粒子来激活免疫反应，同时避免炎症。例如，我们可以产生干扰素，但不能产生炎性细胞因子。

“这就像神枪手，”他解释道。“你将在不接触其他细胞因子的情况下，为一种特定的细胞因子而努力。这就像一个字母或一个单词，就像我们发送给免疫系统的短信。免疫系统会读取你的信息，然后用干扰素回复。”