Raziskovalci USC so razvili inovativno vrsto imunske celice, ki se bori proti raku, EchoBack CAR T-celica, ki uporablja fokusiran ultrazvok za aktiviranje in vzdrževanje močnega ciljno usmerjenega napada na tumorje.
Za razliko od prejšnjih različic te celice ostanejo učinkovite več dni in se aktivirajo le v bližini raka, kar zmanjša poškodbe zdravega tkiva. Preboj ima potencial za revolucijo pri zdravljenju težko dostopnih solidnih tumorjev, saj ponuja manj obiskov v bolnišnici in boljše rezultate za bolnike.
Pametnejši način za boj proti raku
Predstavljajte si imunsko celico, ki je 'programirana' za natančen in trajen napad na trdovratne trdne tumorje – takšno, ki ostane aktivna več dni, ne da bi se obrabila. Biomedicinski inženirji USC so to idejo uresničili z novo razvito imunsko celico, imenovano "EchoBack CAR T-celica", potencialno transformativnim napredkom v imunoterapiji raka.
Raziskava, objavljena 2. aprila v reviji Cell, uvaja novo strategijo, ki bi se lahko spopadla z velikim izzivom pri zdravljenju raka: doseči in učinkovito ciljati na solidne tumorje, ki so se uprli tradicionalnim imunoterapijam – vse ob zmanjšanju škode za zdravo tkivo.
Kako deluje CAR T-celična terapija
Terapija T-celic CAR, okrajšava za terapijo T-celic himernega antigenskega receptorja, je že pokazala izjemen uspeh pri zdravljenju raka krvi, kot je levkemija.
To prilagojeno zdravljenje vključuje ekstrakcijo pacientovih T-celic – ključnih imunskih celic – in njihovo gensko inženirstvo za boljše prepoznavanje in uničenje rakavih celic.
Raziskava je del tekočega dela Oddelka za biomedicinski inženiring USC Alfreda E. Manna, ki ga vodi profesor Peter Yingxiao Wang, pionir na tem področju.
Peter Yingxiao Wang, @ucsdbe professor, re-engineers white blood cells to treat cancer. He has developed smart protein molecules that trigger white blood cells to "eat" cancer cells. Also, using ultrasound, he remotely controls immune cells to target and kill cancer cells. pic.twitter.com/UPBHThNzvN
— UCSD Engineering (@UCSDJacobs) November 1, 2018
Celice EchoBack: zmogljive in natančne
Zadnje odkritje laboratorija Wang dokazuje, da lahko te zmogljive nove T-celice EchoBack-CAR napadajo tumorske celice petkrat dlje kot običajne T-celice CAR v tehnologiji, ki je pripravljena za uporabo v medicini. Celice je mogoče daljinsko nadzorovati, da ciljajo na tumorje z uporabo fokusiranega ultrazvoka, zaradi česar so lahko zdravljenja varnejša, a učinkovitejša.
Glavni avtor Longwei Liu, docent na Inženirski šoli USC Viterbi, je dejal, da so prve generacije T-celic CAR, ki jih je mogoče nadzorovati z ultrazvokom, pokazale bistveno večjo varnost v primerjavi s standardno terapijo, vendar običajno napadajo rakave celice le do 24 ur, preden potečejo. Nasprotno pa T-celice EchoBack CAR ekipe delujejo tako, da jih aktivira ultrazvok na mestu tumorja. Od tam T-celice CAR še naprej iščejo in uničujejo rakave celice vsaj pet dni brez 'utrujenosti'.
"Lahko si predstavljate, da ko pacienti pridejo v bolnišnico z uporabo celic prve generacije, bo bolnik morda moral priti vsak dan na zdravljenje. Toda z uporabo nove generacije zdravljenje zdaj zahteva veliko manj obiskov, na primer enkrat na dva tedna ali celo manj pogosto," je dejal Liu.
"To je vsekakor preboj," je dodal Wang. "To bo naredilo celoten ultrazvočno nadzorovan CAR T praktično uporaben za resnično medicinsko uporabo."
Znanost za 'odmevom'
Usmerjena ultrazvočna tehnologija laboratorija Wang deluje kot "vklopno stikalo" za T-celice CAR, ki so bile zasnovane tako, da se odzovejo na kratek 10-minutni impulz ultrazvoka. To nato sproži celice, da zaznajo rakave celice v svoji okolici.
"Imajo tudi to dolgotrajno funkcijo pri kratki prehodni stimulaciji z ultrazvokom in zato lahko veliko bolje opravijo delo pri ubijanju tumorja v lokalni regiji. To je vsekakor mejnik in preboj na tem področju. Zares, saj veste, to pomeni preiti iz konceptualne zasnove v resničen sistem praktične uporabe," je dejal Wang.
Povratne informacije, ki se borijo proti tumorjem
Ekipa je celice poimenovala "EchoBack-CAR" zaradi edinstvenih mehanizmov, ki odmevajo ultrazvočno stimulacijo, ki jih aktivira. Celice imajo edinstveno povratno funkcijo, podobno klicu in povratnemu odgovoru nazaj ('nazaj' v EchoBacku), ki jim omogoča, da reagirajo na tumorske celice, kar sproži T-celice CAR, da se aktivirajo in napadejo.
"Kadarkoli je tumorska celica v bližini, tumorska celica pošlje signal naši T-celici CAR, ki bo nato proizvedla več molekul za ubijanje, da ubije te tumorske celice," je dejal Liu. "Zato je tudi varno, kajti ko te T-celice CAR migrirajo iz tumorja, se bo molekula CAR postopoma razgradila, tako da ne bodo ubile normalnega tkiva. Izdelali smo jih tako, da so te T-celice CAR pametne."
Dokazani rezultati v laboratoriju
Raziskovalna skupina je izvedla laboratorijske poskuse na modelih miši, da bi testirala nove T-celice CAR na izboru tumorskih celic, vključno z rakom prostate in glioblastomom, poroča SciTechDaily.
"Jasno lahko vidimo, da je CAR, ki ga je mogoče nadzorovati z ultrazvokom, in dva kroga ultrazvočne stimulacije presegla standardne T-celice CAR," je dejal Liu. "Poleg tega, ko smo še naprej izzivali naše T-celice CAR s tumorskimi celicami, je bil standardni CAR že izčrpan in v disfunkcionalnem stanju, vendar ima naš ultrazvočno nadzorovani CAR boljšo funkcijo, manjše izčrpanosti in bolj okrepljeno ubijanje."
- Preberite si tudi: Raje večkrat banane kot omejevati sol? Nova raziskava na novo piše nasvete o krvnem tlaku