Svetlom riadený imunitný spínač možno použiť na zabíjanie rakovinových buniek

Nedávno výskumníci z Inštitútu procesného inžinierstva (IPE) Čínskej akadémie vied (CAS) a Univerzity Čínskej akadémie vied (UCAS) vytvorili novú platformu vakcíny proti celým nádorovým bunkám (TCV), ktorá dokáže dosiahnuť optimálne pulzné posilnenie imunity prostredníctvom implementácie blízkeho infračerveného (NIR) osvetlenia v mieste očkovania na požiadanie podľa progresie nádoru. Výsledky výskumu boli publikované online v Nature Communications.
Čo je vakcína z celých nádorových buniek? Aké sú výhody celonádorovej vakcíny oproti iným nádorovým vakcínam? Aké sú budúce scenáre aplikácie tejto vakcíny? Reportér z Science and Technology Daily robil 21. augusta rozhovor s odborníkmi, ktorí tento výskum realizovali.
Vakcína z celých nádorových buniek má potenciál individualizovanej presnej terapie
Nádorové vakcíny sa už dlho považujú za sľubnú formu nádorovej imunoterapie, ktorá dokáže využiť imunitný systém organizmu na boj s nádorovými bunkami. Medzi nádorovými vakcínami sú vakcíny z celých nádorových buniek klasickým typom individualizovanej nádorovej imunoterapie.
"Konkrétne vakcíny z celých nádorových buniek sú nádorové vakcíny získané inaktiváciou celých nádorových buniek pomocou fyzikálnych alebo chemických prostriedkov." Yanlin Lv, spoluautor článku a pridružený výskumník na Inštitúte procesného inžinierstva, povedal novinárom, že inaktivačná liečba spôsobuje, že nádorové bunky strácajú svoju vnútornú tumorigenicitu, ale zachovávajú si svoju imunogenicitu, takže celá vakcína proti nádorovým bunkám má celý rad nádorovo špecifické a s nádorom spojené antigény, ktoré môžu vyvolať špecifickú imunitnú odpoveď tela.
Po očkovaní sa nádorové antigény vakcíny uvoľnia, čo indukuje bunky prezentujúce antigén (trieda imunitných buniek), aby ich rozpoznali, vychytali a prezentovali, a potom aktivujú imunitný systém tela, aby špecificky zabíjal nádorové bunky, čím sa inhibuje rast nádoru alebo elimináciu nádoru.
Podľa názoru Lv Yanlina v porovnaní s inými vakcínami proti nádorom majú vakcíny z celých nádorových buniek tri hlavné výhody. „Po prvé, z hľadiska prípravy sú vakcíny z celých nádorových buniek jednoduché, lacné a ľahko dostupné suroviny; zároveň vakcíny s celými nádorovými bunkami obsahujú všetky antigény nádorov, čím sa možno vyhnúť zložitému postupu identifikácie nádorových antigénov. a môže vyvolať multivalentnú imunitnú odpoveď, čím sa zníži možnosť imunitného úniku." A čo viac, vakcína z celých nádorových buniek má väčší potenciál pre individualizovanú presnú terapiu, pretože obsahuje nádorové autológne antigény, povedal Lv Yanlin.
Všetko má však dve strany a vakcíny s celými nádorovými bunkami majú svoje nevýhody: ich imunogenicita je slabá a imunitné reakcie, ktoré vyvolávajú, sa u každého jednotlivca značne líšia. Preto existuje naliehavá potreba vyvinúť nové koncepty a technológie prostredníctvom interdisciplinárneho interdisciplinárneho vývoja s cieľom realizovať imunopotenciáciu na požiadanie.
Vedúci Ma Guanghui, akademik Čínskej akadémie vied a výskumník Inštitútu procesného inžinierstva, a Wei Wei, výskumník Inštitútu procesného inžinierstva, výskumníci inštitútu založeného na výskumnom základe nádorovej imunoterapie. a biologického inžinierstva dávkových foriem po mnoho rokov vykonávala krížový výskum fotofunkčných materiálov a biomimetického inžinierstva dávkových foriem s Tianom Zhiyuanom, profesorom Školy chemických vied Čínskej akadémie vied.
Riešenie dvoch hlavných problémov slabej imunogenicity a nekontrolovateľnej imunitnej odpovede in vivo
Meng Jiaqi, spoluautorka článku a doktorandka na Univerzite Čínskej akadémie vied, keď hovorila o príprave vakcíny z celých nádorových buniek, reportérovi podrobne popísala prípravu inaktivovanej vakcíny. Povedala: "Inaktivácia vakcíny má zvyčajne chemickú inaktiváciu, fyzikálnu inaktiváciu a iné spôsoby, hlavnou myšlienkou je zničenie proteínovej štruktúry bunky, takže bunka stratí biologickú aktivitu. Chemická inaktivácia sa uskutočňuje pomocou chemických činidiel, bežne používané chemické činidlá zahŕňajú roztok formaldehydu atď.; fyzikálna inaktivácia sa vykonáva vysokou teplotou, ultrafialovým svetlom, opakovaným zmrazovaním a rozmrazovaním a inými fyzikálnymi metódami na zaobchádzanie s bunkami."
Meng Jiaqi vysvetlil, že v procese prípravy, po inaktivácii tradičnej vakcíny s celými nádorovými bunkami, môže dôjsť k poškodeniu bunkovej štruktúry, môžu sa vyskytnúť problémy, ako je únik alebo strata antigénu, čo sa následne prejavuje v spôsobení slabej imunitnej odpovede v tele. . V procese použitia majú tradičné celonádorové vakcíny stále problém so stimuláciou slabej imunitnej odpovede, čo sa odráža najmä v nízkej účinnosti náboru buniek prezentujúcich antigén, slabej schopnosti prezentovať antigén a nekontrolovateľnej imunitnej odpovedi.
V tejto výskumnej práci výskumníci vytvorili špeciálny dizajn na vyriešenie vyššie uvedených problémov. "Najprv sme do nádorových buniek naložili nanočastice s fototermálnymi účinkami a prinútili sme ich, aby produkovali proteíny tepelného šoku prostredníctvom vystavenia blízkemu infračervenému svetlu, ktoré môžu pôsobiť ako endogénne imunitné adjuvanty na zvýšenie imunitnej odpovede." Dr. Powell, spoluautor článku a člen Školy chemických vied na Univerzite Čínskej akadémie vied, povedal: "Potom sme ošetrené nádorové bunky inaktivovali zmrazením a rozmrazením, tj. svetlom kontrolovaná vakcína z celých nádorových buniek (LN-TCV), ktorá zaisťuje, že antigény spojené s nádorom môžu byť zachované ako celok.
Po jedinej vakcinačnej imunizácii bol výskumný tím schopný generovať lokálne indukovanú miernu zápalovú reakciu aplikáciou blízkeho infračerveného laserového žiarenia na miesto očkovania. Tento proces podporuje získavanie, aktiváciu a prezentáciu dendritických buniek, ktoré potom aktivujú T bunky v lymfatických uzlinách na následné zabíjanie nádorových buniek.
Na základe toho výskumný tím za účelom sledovania rýchlosti rastu nádoru navrhol aj indikátor - Fluctuation in Tumor Growth Rate (FTGR). Kolísanie rýchlosti rastu nádoru sa dá dosiahnuť opakovaným ožarovaním blízkym infračerveným laserom v mieste očkovania, ktoré poskytuje štandard na primerané zvýšenie imunitnej odpovede na požiadanie, čo umožňuje, aby posilňovač impulzov presne zodpovedal vývojovému procesu nádoru.
Výsledky fotokontrolovanej celonádorovej vakcíny stále patria do predklinického výskumu
Podľa Yanlin Lu tento výskum rieši problém slabej imunogenicity tradičných celonádorových bunkových vakcín, ako aj problém nekontrolovateľnej imunitnej odpovede in vivo.
"V procese konštrukcie foto-kontrolovanej vakcíny s celými nádorovými bunkami sme indukovali produkciu endogénneho adjuvans fototermálnym zaťažením nanočasticami a ožiarením nádorových buniek blízkym infračerveným laserom. Endogénne adjuvans sa zvyčajne vyrábajú transgenézou a náš prístup je jednoduchší , menej časovo náročné a ľahšie zvládnuteľné ako vírusom sprostredkovaný proces transgenézy." Povedal Yanlin Lu.
Medzitým výskumný tím použil dve zmrazenia a rozmrazenia na inaktiváciu nádorových buniek, čo na jednej strane zabezpečilo, že všetky antigény spojené s nádorom sa mohli zachovať a neunikli; na druhej strane vakcína pripravená týmto spôsobom zaisťovala, že nádorové antigény mohli byť dlho skladované v mieste vakcinácie.
Okrem toho je hlavnou inováciou tejto štúdie použitie blízkeho infračerveného svetla, čo je jednoduchá a neinvazívna metóda na manipuláciu s imunitnou odpoveďou.
„Po jednorazovom podaní fotokontrolovanej vakcíny z celých nádorových buniek indukuje ožiarenie vakcinačného miesta blízkym infračerveným laserom lokálne zahrievanie, ktoré vytvára lokálne mierne zápalové prostredie, ktoré podporuje nábor buniek prezentujúcich antigén a zvyšuje rozsah protinádorová imunitná odpoveď, a keďže sa protinádorová progresia monitoruje, miesto vakcíny môže byť znovu ožiarené blízkym infračerveným svetlom v nevyhnutnom čase, aby sa ďalej stimulovala imunitná odpoveď, aby sa dosiahlo potlačenie alebo odstránenie nádoru.“ Powell vysvetľuje.
Podľa názoru Yanlin Lu táto nová celonádorová očkovacia platforma skúma uskutočniteľnosť optickej manipulácie imunitnej odpovede, ktorá má silný potenciál a jasné vyhliadky na klinickú transláciu. "V budúcnosti má táto platforma veľký priestor na rozvoj. Nádorové mikroprostredie je veľmi zložité a vakcínu môžeme rozšíriť z jednej nádorovej bunky na rôzne zmiešané bunky nádorového tkaniva, čo môže poskytnúť imunitnému systému s bohatšou antigénovou knižnicou obsahujúcou viac antigénov, ktorá ponúka možnosť aktivácie individualizovanejšej a silnejšej imunitnej odpovede, čím ďalej zlepšuje a zvyšuje terapeutický účinok.“ Povedala.
V budúcnosti môžu byť lasery nahradené svetelnými diódami (LED) počas klinického prekladu a výskumníci môžu navrhnúť diaľkovo ovládané a nositeľné náplasti LED, aby sa ďalej zlepšila kompliancia pacienta a manévrovateľnosť lekára. Yanlin Lu povedal: „Dokonca si dokážeme predstaviť budúcnosť, v ktorej budú pacienti zaočkovaní celonádorovými bunkovými vakcínami dostávať telemedicínu z pohodlia svojho domova a byť liečení pomocou svojich smartfónov, čím sa účinne aktivujú imunitné reakcie a personalizovaná medicína v okamžitá prevádzka."
Vedci tiež zdôraznili, že zistenia sú stále predklinické a skutočnú klinickú účinnosť je potrebné ďalej overiť. Preložené s www.DeepL.com/Translator (bezplatná verzia)