Svetlobno nadzorovano imunsko stikalo se lahko uporablja za ubijanje rakavih celic

Pred kratkim so raziskovalci z Inštituta za procesno inženirstvo (IPE) Kitajske akademije znanosti (CAS) in Univerze Kitajske akademije znanosti (UCAS) ustvarili novo platformo cepiva s celimi tumorskimi celicami (TCV), ki lahko doseže optimalno pulzno krepitev imunskega sistema z uporabo bližnje infrardeče (NIR) osvetlitve na mestu cepljenja na zahtevo glede na napredovanje tumorja. Rezultati raziskave so bili objavljeni na spletu v Nature Communications.
Kaj je cepivo s celimi tumorskimi celicami? Kakšne so prednosti cepiva s celimi tumorskimi celicami pred drugimi cepivi proti tumorjem? Kakšni so prihodnji scenariji uporabe tega cepiva? 21. avgusta je novinar Science and Technology Daily intervjuval strokovnjake, ki so izvedli to raziskavo.
Cepivo s celimi tumorskimi celicami ima potencial individualizirane natančne terapije
Cepiva proti tumorjem že dolgo veljajo za obetavno obliko imunoterapije proti tumorjem, ki lahko uporabi imunski sistem telesa za boj proti tumorskim celicam. Med cepivi proti tumorjem so cepiva s celimi tumorskimi celicami klasična vrsta individualizirane tumorske imunoterapije.
"Natančneje, cepiva s celimi tumorskimi celicami so tumorska cepiva, pridobljena z inaktivacijo celih tumorskih celic s fizikalnimi ali kemičnimi sredstvi." Yanlin Lv, soavtor prispevka in pridruženi raziskovalec na Inštitutu za procesno inženirstvo, je povedal novinarjem, da zdravljenje z inaktivacijo povzroči, da tumorske celice izgubijo svojo intrinzično tumorigenost, vendar ohranijo svojo imunogenost, tako da ima celotno cepivo proti tumorskim celicam celoten nabor tumorski specifični in s tumorjem povezani antigeni, ki lahko izzovejo specifičen imunski odziv telesa.
Po cepljenju se sprostijo tumorski antigeni cepiva, kar spodbudi celice, ki predstavljajo antigen (razred imunskih celic), da jih prepoznajo, sprejmejo in predstavijo, nato pa aktivirajo imunski sistem telesa, da specifično ubije tumorske celice in tako zavira rast tumorja ali odstranitev tumorja.
Po mnenju Lv Yanlina imajo cepiva s celimi tumorskimi celicami v primerjavi z drugimi cepivi proti tumorjem tri glavne prednosti. »Prvič, v smislu priprave so cepiva s celimi tumorskimi celicami enostavna, poceni in enostavna za pridobivanje surovin, hkrati pa cepiva s celimi tumorskimi celicami vsebujejo vse antigene tumorjev, s čimer se lahko izognemo zapletenemu postopku identifikacije tumorskih antigenov, in lahko sproži multivalentni imunski odziv, kar zmanjša možnost imunskega pobega." Še več, celotno cepivo proti tumorskim celicam ima večji potencial za individualizirano natančno terapijo, ker vsebuje tumorske avtologne antigene, je dejal Lv Yanlin.
Vse pa ima dve plati in cepiva s celimi tumorskimi celicami imajo svoje pomanjkljivosti: njihova imunogenost je šibka in imunski odzivi, ki jih izzovejo, se od posameznika do posameznika zelo razlikujejo. Zato je nujno treba razviti nove koncepte in tehnologije z interdisciplinarnim meddisciplinarnim razvojem, da bi uresničili imunopotenciacijo na zahtevo.
Pod vodstvom Ma Guanghuija, akademika Kitajske akademije znanosti in raziskovalca Inštituta za procesno tehniko, in Wei Weija, raziskovalca Inštituta za procesno tehniko, raziskovalci Inštituta, ki temeljijo na raziskovalni podlagi tumorske imunoterapije in inženiring bioloških dozirnih oblik že vrsto let izvaja navzkrižno sodelovanje na področju fotofunkcionalnih materialov in inženiringa biomimetičnih dozirnih oblik s Tianom Zhiyuanom, profesorjem Šole za kemijske znanosti Univerze Kitajske akademije znanosti.
Reševanje dveh glavnih težav šibke imunogenosti in nenadzorovanega imunskega odziva in vivo
Ko je govoril o pripravi cepiva s celimi tumorskimi celicami, je Meng Jiaqi, so-avtor prispevka in doktorski študent na Univerzi Kitajske akademije znanosti, novinarju podal podroben opis priprave inaktiviranega cepiva. Dejala je: "Inaktivacija cepiva ima običajno kemično inaktivacijo, fizično inaktivacijo in druge načine, glavna ideja je uničenje proteinske strukture celice, tako da ta izgubi biološko aktivnost. Kemično inaktivacijo dosežemo s kemičnimi reagenti, običajno uporabljeni kemični reagenti vključujejo raztopina formaldehida itd.; fizična inaktivacija poteka z visoko temperaturo, ultravijolično svetlobo, ponavljajočim se zamrzovanjem in odmrzovanjem ter drugimi fizikalnimi metodami za ravnanje s celicami."
Meng Jiaqi je pojasnila, da se lahko v postopku priprave, potem ko je tradicionalno cepivo s celimi tumorskimi celicami inaktivirano, poškoduje celična struktura, pojavijo se težave, kot je uhajanje ali izguba antigena, kar se nato kaže v povzročanju šibkega imunskega odziva v telesu. . V procesu uporabe imajo tradicionalna cepiva s celimi tumorskimi celicami še vedno problem stimulacije šibkega imunskega odziva, ki se kaže predvsem v nizki rekrutacijski učinkovitosti antigenpredstavitvenih celic, šibki antigenpredstavitveni sposobnosti in nenadzorovanem imunskem odzivu.
V tem raziskovalnem delu so raziskovalci izdelali posebno zasnovo za rešitev zgornjih težav. "Najprej smo naložili nanodelce s fototermalnimi učinki v tumorske celice in jih inducirali, da proizvajajo proteine ​​toplotnega šoka z izpostavljenostjo skoraj infrardeči svetlobi, ki lahko delujejo kot endogeni imunski adjuvansi za izboljšanje imunskega odziva." Dr. Powell, soavtor prispevka in član Šole za kemijske znanosti na Univerzi kitajske akademije znanosti, je dejal: "Potem smo tretirane tumorske celice inaktivirali z zamrzovanjem-odmrzovanjem, tj. dobili smo svetlobno nadzorovano cepivo s celimi tumorskimi celicami (LN-TCV), ki zagotavlja, da se lahko s tumorjem povezani antigeni ohranijo v celoti."
Po enkratni imunizaciji s cepljenjem je raziskovalni skupini uspelo ustvariti lokalno induciran blag vnetni odziv z uporabo skoraj infrardečega laserskega obsevanja na mestu cepljenja. Ta proces spodbuja novačenje, aktivacijo in predstavitev dendritičnih celic, ki nato aktivirajo celice T v bezgavkah za kasnejše ubijanje tumorskih celic.
Na podlagi tega je raziskovalna skupina za spremljanje hitrosti rasti tumorja predlagala tudi indikator - Fluctuation in Tumor Growth Rate (FTGR). Nihanje hitrosti rasti tumorja je mogoče doseči s ponavljajočim sevanjem bližnjega infrardečega laserja na mestu inokulacije, ki zagotavlja standard za razumno izboljšanje imunskega odziva na zahtevo, kar omogoča, da se ojačevalnik pulza natančno prilega razvojnemu procesu tumorja.
Rezultati fotokontroliranega cepiva s celimi tumorskimi celicami še vedno sodijo v predklinične raziskave
Kot pravi Yanlin Lu, ta raziskava rešuje problem šibke imunogenosti tradicionalnih cepiv s celimi tumorskimi celicami, pa tudi problem nenadzorovanega imunskega odziva in vivo.
"V procesu gradnje foto-nadzorovanega cepiva s celimi tumorskimi celicami smo inducirali proizvodnjo endogenega adjuvansa s fototermalnim nalaganjem nanodelcev in obsevanjem tumorskih celic s skoraj infrardečim laserjem. Običajno se endogeni adjuvansi proizvajajo s transgenezo in naš pristop je enostavnejši , manj zamuden in lažji za uporabo kot proces transgeneze, ki ga posreduje virus." je dejal Yanlin Lu.
Medtem je raziskovalna skupina uporabila dve zamrznitvi in ​​odmrznitvi, da bi inaktivirala tumorske celice, kar je po eni strani zagotovilo, da so se vsi antigeni, povezani s tumorjem, ohranili in preprečili uhajanje; po drugi strani pa je cepivo, pripravljeno na ta način, zagotovilo dolgotrajno shranjevanje tumorskih antigenov na mestu cepljenja.
Poleg tega je uporaba bližnje infrardeče svetlobe, preproste in neinvazivne metode za manipulacijo imunskega odziva, glavna novost te študije.
"Po enkratnem dajanju fotonadzorovanega cepiva s celimi tumorskimi celicami obsevanje mesta cepljenja z laserjem v bližnjem infrardečem sevanju sproži lokalno segrevanje, kar ustvari lokalno blago vnetno okolje, ki spodbuja rekrutacijo celic, ki predstavljajo antigen, in poveča obseg protitumorski imunski odziv, in ko se spremlja protitumorsko napredovanje, se lahko mesto cepiva ponovno obseva s skoraj infrardečo svetlobo ob potrebnem času, da se dodatno spodbudi imunski odziv, da se doseže supresija ali očistek tumorja." Powell pojasnjuje.
Po mnenju Yanlina Luja ta nova platforma cepiva s celimi tumorskimi celicami raziskuje izvedljivost optične manipulacije imunskega odziva, ki ima velik potencial in svetle možnosti za klinično prevajanje. "V prihodnosti ima ta platforma veliko prostora za razvoj. Tumorsko mikrookolje je zelo kompleksno in cepivo lahko razširimo z ene same tumorske celice na različne mešane celice tumorskega tkiva, kar lahko zagotovi imunski sistem z bogatejšo knjižnico antigenov, ki vsebuje več antigenov, ponuja možnost aktivacije bolj individualiziranega in močnejšega imunskega odziva, kar dodatno izboljša in poveča terapevtski učinek." Je rekla.
V prihodnosti bodo laserje morda nadomestile svetleče diode (LED) med kliničnim prevajanjem, raziskovalci pa bodo lahko oblikovali daljinsko vodene in nosljive LED diode za dodatno izboljšanje skladnosti pacientov in manevriranja zdravnikov. Yanlin Lu je dejal: "Lahko si celo predstavljamo prihodnost, v kateri bodo lahko bolniki, cepljeni s cepivi s celimi tumorskimi celicami, prejeli telemedicino iz udobja svojih domov in bili zdravljeni s pomočjo svojih pametnih telefonov, s čimer bodo učinkovito aktivirali imunski odziv in prilagojeno medicino v takojšnje delovanje."
Predvsem so raziskovalci poudarili, da so ugotovitve še vedno predklinične in da je dejansko klinično učinkovitost treba še dodatno preveriti. Prevedeno z www.DeepL.com/Translator (brezplačna različica)