生物技术革命性的发展已经带来了许多有潜力的新疗法，避免传统医学中存在的一些问题。在细菌中生产的蛋白质可以作为天然蛋白的补充，DNA疫苗在室温下储存几个月之后还可以诱发比传统疫苗更具特异性的免疫反应。
但是，在现实的应用中这些新兴的技术大多数并不能总是发挥良好的功能。蛋白质需要进行注射以避免被消化系统的消化，在血液中被快速清除还必须进行反复注射。DNA疫苗效果很好，能够将DNA直接带入细胞，但是在技术上存在障碍。
最近发表的两篇研究论文描述了研究者正在如何解决上述所说的障碍。
蛋白酶操作间
通过注射蛋白质治疗疾病的一个典型例子就是I型糖尿病治疗。在I型糖尿病中，正常产生胰岛素的细胞被免疫系统破坏了。目前，通过注射细菌产生的蛋白质可以保持血液中胰岛素水平稳定。这种疗法将糖尿病变成了一种可管理的疾病，至少在发达国家是这样的。
但是蛋白质注射存在其自身的问题。蛋白质需要低温保存，否则就会被降解。由于胰岛素会破坏这种蛋白质，因此胰岛素药物无法发挥正常作用。并且，由于身体会以一定的速度清除血液中的胰岛素，因此需要进行频繁的监控和注射以保持合理的水平。
在一项新的研究中，科学家对利用胰高血糖素样肽-1（GLP-1）治疗糖尿病开展了研究。这种小蛋白质激素能够帮助调节血糖水平，而又不会表达太高产生危害。不幸的是，注射的GLP-1也会被很快地从血液中被清除，其半衰期只有2分钟左右。要保持足够的水平就必须进行频繁的注射，这显然是不太可能的。
因此，研究人员决定设计一种缓释系统。他们将编码GLP-1的基因进行改造，然后与一种叫做类弹性蛋白肽（ELP）的基因序列进行连接。连接后的序列编码的蛋白质具有可被体内的蛋白质切割酶类识别的位点。ELP具有一个有趣的特点，在室温下具有很好的水溶性，当温度升高到人体体温时则会聚集成团。
研究人员将这种构建的新系统置入细菌中进行表达，然后通过升高温度来进行蛋白分离——ELP聚集成团，从而可与其他的细菌蛋白分离开来。分离后再降低温度，这种蛋白则由变成溶解状态，注射到皮下后，它有变成另一种聚集形态。
研究人员将在皮下形成的这种聚集体成为POD（Protease Operated Depot，蛋白酶操作间）。在几天之内，身体中的蛋白质切割酶（蛋白酶）会逐渐消化掉这种聚集体，在这个过程中缓慢地释放出GLP-1。研究发现，一次POD注射可以将实验动物血液中足够GLP-1水平保持长达5天。研究者认为，通过改变触发GLP-1释放的位点，GLP-1在血液中的足量水平可以保持更长。
纹身疫苗
DNA疫苗是一个绝妙却又还未实现的设想。DNA疫苗可以取代使用失活的病原体或蛋白质，只需注射编码病原体蛋白质的DNA。接受了这种DNA的细胞会表达外来蛋白，从而触发强烈的免疫反应。但问题是，没有足够多的细胞能够获取到这种DNA。大多数的DNA都在细胞外游荡而被当做威胁被消化掉。
有一种方法可能会解决这个问题，那就是“DNA纹身”。研究者研制出一种多聚物多层结构，这种多聚物膜在人体正常的pH条件下会缓慢降解。其中在一些膜上含有DNA疫苗与协助DNA进入细胞的化学物质。
在这种多聚物结构的外层覆盖在由许多微型针头形成的网格上。。这种针头比平常用于注射的针头要小的多，但是足够刺入到皮肤的表皮并将多聚物带入皮肤中沉积下来，就像是纹身用的针将纹身墨水刺入皮肤下一样。一旦注入到皮肤中，这种多聚物就会缓慢降解，逐渐释放出DNA，使其被周围的细胞所吸收。
研究者们还未真正利用这种技术用于DNA疫苗，但已经证实了皮肤细胞能够吸收DNA并表达出该DNA所编码的蛋白质。因此，这一技术看起来还是可靠的。研究者还表示，通过调节注射材料的特性还可以控制DNA释放的时机与强度。此外，这种聚合物在室温下可长时间保持稳定。
要看到医生真正的使用到这些技术，科学家们还需要开展很多的研究。但是看到科学家们以这些巧妙的构思来克服那些限制生物技术影响力的困难，也是令人高兴的事情。
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相关文献：
2.Polymer multilayer tattooing for enhanced DNA vaccination
原文：arstechnica.com/science/2013/01/peptide-depots-and-dna-tattoos-for-future-drug-deliveries/
