Imunološki prekidač kontroliran svjetlošću može se koristiti za ubijanje stanica raka

Nedavno su istraživači s Instituta za procesno inženjerstvo (IPE) Kineske akademije znanosti (CAS) i Sveučilišta Kineske akademije znanosti (UCAS) stvorili novu platformu cjepiva s cijelim tumorskim stanicama (TCV), koja može postići optimalno pulsiranje jačanje imuniteta kroz primjenu bliskog infracrvenog (NIR) osvjetljenja na mjestu cijepljenja na zahtjev prema progresiji tumora. Rezultati istraživanja objavljeni su online u časopisu Nature Communications.
Što je cjepivo s cijelim tumorskim stanicama? Koje su prednosti cjepiva s cijelim tumorskim stanicama u odnosu na druga cjepiva protiv tumora? Koji su budući scenariji primjene ovog cjepiva? 21. kolovoza novinar Science and Technology Dailya intervjuirao je stručnjake koji su proveli ovo istraživanje.
Cjepivo s cijelim tumorskim stanicama ima potencijal individualizirane precizne terapije
Cjepiva protiv tumora dugo su se smatrala obećavajućim oblikom imunoterapije tumora, koja može koristiti tjelesni imunološki sustav za borbu protiv tumorskih stanica. Među cjepivima protiv tumora, cjepiva s cijelim tumorskim stanicama klasična su vrsta individualizirane imunoterapije tumora.
"Konkretno, cjepiva protiv cijelih tumorskih stanica su cjepiva protiv tumora dobivena inaktivacijom cijelih tumorskih stanica fizičkim ili kemijskim putem." Yanlin Lv, suautor rada i suradnik istraživač na Institutu za procesno inženjerstvo, rekao je novinarima da liječenje inaktivacijom uzrokuje gubitak intrinzične tumorogenosti tumorskih stanica, ali zadržava njihovu imunogenost, tako da cijelo cjepivo protiv tumorskih stanica ima cijeli niz tumorski specifični i tumorski povezani antigeni koji mogu izazvati specifičan imunološki odgovor tijela.
Nakon cijepljenja, tumorski antigeni iz cjepiva će se osloboditi, potičući stanice koje prezentiraju antigen (klasa imunoloških stanica) da ih prepoznaju, preuzmu i prezentiraju, a zatim aktiviraju imunološki sustav tijela da specifično ubije tumorske stanice, čime se inhibira rast tumora ili eliminacije tumora.
Prema mišljenju Lv Yanlina, u usporedbi s drugim cjepivima protiv tumora, cjepiva s cijelim tumorskim stanicama imaju tri velike prednosti. "Prvo, što se tiče pripreme, cjepiva s cijelim tumorskim stanicama su jednostavna, jeftina i lako ih je nabaviti kao sirovinu; ujedno, cjepiva s cijelim tumorskim stanicama sadrže sve antigene tumora, čime se može izbjeći složena procedura identifikacije tumorskih antigena, i može potaknuti multivalentni imunološki odgovor, smanjujući mogućnost imunološkog bijega." Štoviše, cijelo cjepivo tumorskih stanica ima više potencijala za individualiziranu preciznu terapiju jer sadrži tumorske autologne antigene, rekao je Lv Yanlin.
Međutim, sve ima dvije strane, a cjepiva s cijelim tumorskim stanicama imaju svoje nedostatke: njihova je imunogenost slaba, a imunološki odgovori koje izazivaju uvelike se razlikuju od jedne osobe do druge. Stoga postoji hitna potreba za razvojem novih koncepata i tehnologija kroz interdisciplinarni međudisciplinarni razvoj kako bi se ostvarilo imunopotenciranje na zahtjev.
Predvođeni Ma Guanghuijem, akademikom Kineske akademije znanosti i istraživačem Instituta za procesno inženjerstvo, i Wei Weijem, istraživačem Instituta za procesno inženjerstvo, istraživači Instituta, na temelju istraživačkih temelja imunoterapije tumora i inženjering bioloških oblika doziranja dugi niz godina, provodio je zajedničko istraživanje foto-funkcionalnih materijala i biomimetičkog inženjeringa oblika doziranja s Tian Zhiyuanom, profesorom Škole kemijskih znanosti Sveučilišta Kineske akademije znanosti.
Rješavanje dva glavna problema slabe imunogenosti i nekontroliranog in vivo imunološkog odgovora
Govoreći o pripremi cjepiva s cijelim tumorskim stanicama, Meng Jiaqi, suautor rada i doktorand na Sveučilištu Kineske akademije znanosti, dao je novinaru detaljan opis pripreme inaktiviranog cjepiva. Rekla je: "Inaktivacija cjepiva obično ima kemijsku inaktivaciju, fizičku inaktivaciju i druge načine, temeljna ideja je uništiti proteinsku strukturu stanice, tako da ona izgubi biološku aktivnost. Kemijska inaktivacija se postiže pomoću kemijskih reagensa, uobičajeno korišteni kemijski reagensi uključuju otopina formaldehida, itd.; fizička inaktivacija se vrši visokom temperaturom, ultraljubičastim svjetlom, opetovanim smrzavanjem i odmrzavanjem i drugim fizičkim metodama za rad sa stanicama."
Meng Jiaqi objasnio je da u procesu pripreme, nakon što se tradicionalno cjepivo za cijele tumorske stanice inaktivira, stanična struktura može biti oštećena, postoje problemi kao što su curenje ili gubitak antigena, što se pak očituje u izazivanju slabog imunološkog odgovora u tijelu . U procesu primjene, tradicionalna cjepiva s cijelim tumorskim stanicama i dalje imaju problem poticanja slabog imunološkog odgovora, koji se uglavnom ogleda u niskoj učinkovitosti regrutiranja stanica koje prezentiraju antigen, slaboj sposobnosti prezentiranja antigena i nekontroliranom imunološkom odgovoru.
U ovom istraživačkom radu, istraživači su napravili poseban dizajn za rješavanje gore navedenih problema. "Prvo smo ubacili nanočestice s fototermalnim učincima u tumorske stanice i inducirali ih da proizvode proteine ​​toplinskog šoka kroz izlaganje bliskom infracrvenom svjetlu, koje može djelovati kao endogeni imunološki adjuvans za poboljšanje imunološkog odgovora." Dr. Powell, suautor rada i član Škole kemijskih znanosti na Sveučilištu Kineske akademije znanosti, rekao je: "Nakon toga, inaktivirali smo tretirane tumorske stanice zamrzavanjem-odmrzavanjem, tj. dobili smo svjetlosno kontrolirano cjepivo cijelih tumorskih stanica (LN-TCV), koje osigurava da se antigeni povezani s tumorom mogu zadržati u cijelosti."
Nakon jedne imunizacije cijepljenja, istraživački tim uspio je generirati lokalno induciran, blagi upalni odgovor primjenom laserskog zračenja bliskog infracrvenog zračenja na mjestu cijepljenja. Ovaj proces potiče regrutiranje, aktivaciju i predstavljanje dendritičnih stanica, koje zatim aktiviraju T stanice u limfnim čvorovima za naknadno ubijanje tumorskih stanica.
Na temelju toga, kako bi se pratila brzina rasta tumora, istraživački tim predložio je i pokazatelj - Fluktuacija u brzini rasta tumora (FTGR). Fluktuacija stope rasta tumora može se postići ponovljenim laserskim zračenjem blizu infracrvenog zračenja na mjestu inokulacije, što pruža standard za razumno poboljšanje imunološkog odgovora na zahtjev, dopuštajući pojačivaču pulsa da precizno odgovara razvojnom procesu tumora.
Foto-kontrolirani rezultati cjepiva s cijelim tumorskim stanicama još uvijek pripadaju predkliničkim istraživanjima
Prema Yanlin Luu, ovo istraživanje rješava problem slabe imunogenosti tradicionalnih cjepiva s cijelim tumorskim stanicama, kao i problem nekontroliranog imunološkog odgovora in vivo.
"U procesu konstrukcije foto-kontroliranog cjepiva za cijele tumorske stanice inducirali smo proizvodnju endogenog adjuvansa fototermalnim unošenjem nanočestica i zračenjem tumorskih stanica bliskim infracrvenim laserom. Obično se endogeni adjuvansi proizvode transgenezom, a naš je pristup jednostavniji , oduzima manje vremena i lakši je za rukovanje od procesa transgeneze posredovanog virusom." rekao je Yanlin Lu.
U međuvremenu, istraživački tim upotrijebio je dva zamrzavanja i odmrzavanja kako bi deaktivirao tumorske stanice, što je s jedne strane osiguralo da se svi antigeni povezani s tumorom mogu zadržati i da ne iscure; s druge strane, cjepivo pripremljeno ovom metodom osiguravalo je dugotrajno čuvanje tumorskih antigena na mjestu cijepljenja.
Osim toga, upotreba bliskog infracrvenog svjetla, jednostavne i neinvazivne metode za manipuliranje imunološkim odgovorom, glavna je inovacija ove studije.
"Nakon jedne primjene fotokontroliranog cjepiva s cijelim tumorskim stanicama, ozračivanje mjesta cijepljenja laserom bliskim infracrvenim zračenjem izaziva lokalno zagrijavanje, što stvara lokalno blago upalno okruženje, koje potiče regrutiranje stanica koje predstavljaju antigen i povećava opseg antitumorski imunološki odgovor, a kako se prati antitumorska progresija, mjesto cjepiva može se ponovno ozračiti bliskim infracrvenim svjetlom u potrebno vrijeme kako bi se dodatno stimulirao imunološki odgovor kako bi se postigla supresija ili uklanjanje tumora." Powell objašnjava.
Po mišljenju Yanlina Lua, ova nova platforma cjepiva za cijele tumorske stanice istražuje izvedivost optičke manipulacije imunološkim odgovorom, što ima snažan potencijal i sjajne izglede za kliničko prevođenje. "U budućnosti ova platforma ima puno prostora za razvoj. Tumorsko mikrookruženje je vrlo složeno, a možemo proširiti cjepivo s jedne tumorske stanice na različite miješane stanice tumorskog tkiva, što može pružiti imunološki sustav s bogatijom bibliotekom antigena koja sadrži više antigena, nudeći mogućnost aktiviranja individualiziranijeg i jačeg imunološkog odgovora, dodatno poboljšavajući i pojačavajući terapijski učinak." Rekla je.
U budućnosti, laseri bi mogli biti zamijenjeni diodama koje emitiraju svjetlost (LED) tijekom kliničkog prevođenja, a istraživači bi mogli dizajnirati daljinski upravljane i nosive LED diode za daljnje poboljšanje suradljivosti pacijenata i manevriranja kliničara. Yanlin Lu je rekao: "Možemo čak zamisliti budućnost u kojoj pacijenti cijepljeni cjepivima s cijelim tumorskim stanicama mogu primati telemedicinu iz udobnosti svojih domova i biti liječeni uz pomoć svojih pametnih telefona, čime se učinkovito aktiviraju imunološki odgovori i personalizirana medicina u trenutni rad."
Značajno je da su istraživači također naglasili da su nalazi još uvijek pretklinički te da stvarnu kliničku učinkovitost tek treba dodatno provjeriti. Prevedeno s www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)