Нанопровода создают элитных воинов для улучшения Т-клеточной терапии

Адоптивная Т-клеточная терапия произвела революцию в медицине. Т-клетки пациента — тип лейкоцитов, которые являются частью иммунной системы организма — извлекаются и модифицируются в лаборатории, а затем вводятся обратно в организм для поиска и уничтожения инфекции или раковых клеток.

Теперь биоинженер Технологического института Джорджии Анкур Сингх и его исследовательская группа разработали метод улучшения этой новаторской иммунотерапии.

Их решение предполагает использование нанопроводов для доставки терапевтической микроРНК к Т-клеткам. Этот новый процесс модификации сохраняет исходное состояние клеток, а это означает, что они станут еще лучшими борцами с болезнями, когда их снова введут пациенту.

«Доставляя микроРНК в наивные Т-клетки, мы, по сути, подготовили пехоту, готовую к развертыванию», — сказал Сингх. «И когда эти наивные клетки стимулируются и активируются при наличии болезни, они словно превращаются в самураев».

Худой и средний

В настоящее время при адоптивной Т-клеточной терапии клетки стимулируются и преактивируются в лаборатории, когда они модифицируются, теряя свое наивное состояние. Новая техника Сингха преодолевает это ограничение. Подход описан в новом исследовании, опубликованном в журнале Природные нанотехнологии.

«Наивные Т-клетки более полезны для иммунотерапии, потому что они еще не были предварительно активированы, а это означает, что ими легче манипулировать для выполнения желаемых терапевтических функций», — сказал Сингх, профессор семьи Карла Ринга в Школе машиностроения Вудраффа и Уоллес Х. Коултер Департамент биомедицинской инженерии.

Необработанные новобранцы иммунной системы, наивные Т-клетки — это лейкоциты, которые еще не прошли испытания в бою. Но эти клеточные новобранцы крепкие, впечатлительные и легко адаптируемые — они готовы и жаждут программирования.

«Этот процесс создает хорошо запрограммированные наивные Т-клетки, идеальные для усиления иммунного ответа против конкретных целей, таких как опухоли или патогены», — сказал Сингх.

Точное программирование, которое получают наивные Т-клетки, закладывает основу для более успешной борьбы с болезнями в будущем по сравнению с предварительно активированными клетками.

Усиление истребительных ячеек

Внутри организма наивные Т-клетки активируются, когда они получают сигнал опасности от антигенов, которые являются частью болезнетворных патогенов, но они посылают сигнал Т-клеткам, которые активируют иммунную систему.

Адоптивная Т-клеточная терапия используется против агрессивных заболеваний, которые подавляют защитную систему организма. Ученые дают Т-клеткам пациента терапевтический импульс в лаборатории, загружая их дополнительными лекарствами и химически предварительно активируя их.

Именно тогда клетки теряют свое наивное состояние. При обратном введении пациенту эти модифицированные Т-клетки являются эффективной пехотой против болезней, но они склонны к истощению. Они не самураи. Однако наивные Т-клетки, будучи молодыми, программируемыми новобранцами, вполне могут быть такими.

Вопрос для Сингха и его команды заключался в следующем: как нам дать клеткам такой терапевтический импульс, не активируя их предварительно, теряя тем самым это первозданное, весьма внушаемое наивное состояние? Их ответ: нанопровода.

NanoPrecision: правильное решение

Сингх хотел усилить наивные Т-клетки с помощью микроРНК. МикроРНК — это молекула, которая при использовании в качестве терапевтического средства действует как своего рода ручка громкости для генов, повышая или уменьшая их активность, чтобы держать инфекцию и рак под контролем. МикроРНК для этого исследования была частично разработана соавтором исследования Эндрю Гримсоном из Корнельского университета.

«Если бы мы могли найти способ принудительного проникновения в клетки, не повреждая их, мы могли бы достичь нашей цели — доставить микроРНК в наивные Т-клетки без их предварительной активации», — объяснил Сингх.

Традиционная лабораторная модификация включает связывание иммунных рецепторов с Т-клетками, что позволяет поглощать микроРНК или любой генетический материал (что приводит к потере наивного состояния). «Но нанопроволоки не взаимодействуют с рецепторами и, следовательно, не активируют клетки, поэтому они сохраняют свое наивное состояние», — сказал Сингх.

Нанопроволоки, кремниевые пластины, изготовленные с помощью специальных инструментов в Институте электроники и нанотехнологий Технологического института Джорджии, образуют тонкую игольную постель. Клетки помещаются на нанопроволоки, которые легко проникают в клетки и доставляют микроРНК в течение нескольких часов. Затем клетки с микроРНК вымываются из вершин нанопроводов, активируются и в конечном итоге вливаются обратно пациенту. Эти запрограммированные клетки могут эффективно убивать врагов в течение длительного периода времени.

«Мы считаем, что этот подход изменит правила игры в области адоптивной иммунотерапии, потому что теперь у нас есть возможность производить Т-клетки с предсказуемой судьбой», — говорит Брайан Радд, профессор иммунологии Корнелльского университета и со-старший автор исследования. с Сингхом.

Для этого исследования исследователи проверили свою работу на двух отдельных моделях животных с инфекционными заболеваниями в Корнелле, и Сингх охарактеризовал результаты как «надежные результаты в борьбе с инфекциями».

На следующем этапе исследования исследователи повысят ставки, перейдя от инфекционных заболеваний к проверке своих клеточных суперсолдат против рака и перейдя к применению в клинических условиях.