Имунен превключвател, управляван от светлина, може да се използва за убиване на ракови клетки

Наскоро изследователи от Института по инженерство на процеси (IPE) на Китайската академия на науките (CAS) и Университета на Китайската академия на науките (UCAS) създадоха нова платформа за ваксина с цели туморни клетки (TCV), която може да постигне оптимален импулсен подобряване на имунната система чрез прилагане на близко инфрачервено (NIR) осветление на мястото на ваксинация при поискване според прогресията на тумора. Резултатите от изследването са публикувани онлайн в Nature Communications.
Какво представлява ваксината с цели туморни клетки? Какви са предимствата на ваксината с цели туморни клетки пред други туморни ваксини? Какви са бъдещите сценарии за приложение на тази ваксина? На 21 август репортер от Science and Technology Daily интервюира експертите, извършили това изследване.
Ваксината с цели туморни клетки има потенциала на индивидуализирана прецизна терапия
Туморните ваксини отдавна се смятат за обещаваща форма на имунотерапия на тумори, която може да използва имунната система на организма за борба с туморните клетки. Сред туморните ваксини ваксините с цели туморни клетки са класически тип индивидуализирана туморна имунотерапия.
„По-конкретно, цели туморни клетъчни ваксини са туморни ваксини, получени чрез инактивиране на цели туморни клетки с помощта на физически или химични средства.“ Yanlin Lv, съавтор на статията и асоцииран изследовател в Institute of Process Engineering, каза пред репортери, че инактивиращото лечение кара туморните клетки да загубят своята присъща туморогенност, но запазва своята имуногенност, така че цялата ваксина срещу туморни клетки има пълен набор от тумор-специфични и тумор-асоциирани антигени, които могат да предизвикат специфичен имунен отговор от тялото.
След ваксинацията туморните антигени на ваксината ще бъдат освободени, като ще индуцират антиген-представящите клетки (клас имунни клетки) да ги разпознаят, усвоят и представят, след което ще активират имунната система на организма да убива специфично туморните клетки, като по този начин инхибира растежа на тумора или елиминиране на тумора.
Според Lv Yanlin в сравнение с други туморни ваксини ваксините с цели туморни клетки имат три основни предимства. „Първо, по отношение на подготовката, ваксините с цели туморни клетки са прости, евтини и лесни за получаване на суровини; в същото време ваксините с цели туморни клетки съдържат всички антигени на тумори, което може да избегне сложната процедура за идентифициране на туморни антигени, и може да предизвика многовалентен имунен отговор, намалявайки възможността за имунно бягство." Нещо повече, цялата ваксина срещу туморни клетки има повече потенциал за индивидуализирана прецизна терапия, тъй като съдържа туморни автоложни антигени, каза Lv Yanlin.
Всичко обаче има две страни и ваксините с цели туморни клетки имат своите недостатъци: тяхната имуногенност е слаба и имунните отговори, които предизвикват, варират значително от един индивид на друг. Следователно има спешна необходимост от разработване на нови концепции и технологии чрез интердисциплинарно междудисциплинарно развитие, за да се реализира имунопотенциране при поискване.
Водени от Ma Guanghui, академик на Китайската академия на науките и изследовател в Института по инженерство на процеси, и Wei Wei, изследовател на Института по инженерство на процеси, изследователите на Института, базирани на изследователската основа на туморната имунотерапия и инженерство на биологични лекарствени форми в продължение на много години, извършва кръстосано съвместно изследване на фотофункционални материали и инженерство на биомиметични лекарствени форми с Tian Zhiyuan, професор от Училището по химически науки към Университета на Китайската академия на науките.
Решаване на двата основни проблема на слабата имуногенност и неконтролируемия in vivo имунен отговор
Говорейки за подготовката на цялата ваксина за туморни клетки, Meng Jiaqi, съавтор на статията и докторант в Университета на Китайската академия на науките, даде на репортера подробно описание на подготовката на инактивираната ваксина. Тя каза: „Инактивирането на ваксината обикновено има химическо инактивиране, физическо инактивиране и други начини, основната идея е да се унищожи протеиновата структура на клетката, така че тя да загуби биологична активност. Химическото инактивиране се осъществява чрез химични реагенти, често използваните химични реагенти включват разтвор на формалдехид и др.; физическото инактивиране се извършва чрез висока температура, ултравиолетова светлина, многократно замразяване и размразяване и други физически методи за справяне с клетките.
Meng Jiaqi обясни, че в процеса на подготовка, след като традиционната ваксина с цели туморни клетки е инактивирана, клетъчната структура може да бъде увредена, има проблеми като изтичане или загуба на антиген, което от своя страна се проявява в причиняване на слаб имунен отговор в тялото . В процеса на употреба традиционните цели туморни клетъчни ваксини все още имат проблема със стимулирането на слаб имунен отговор, което се отразява главно в ниската ефективност на набиране на антиген-представящи клетки, слаба антиген-представяща способност и неконтролируем имунен отговор.
В тази изследователска работа изследователите направиха специален дизайн за решаване на горните проблеми. „Първо заредихме наночастици с фототермични ефекти в туморните клетки и ги индуцирахме да произвеждат протеини на топлинен шок чрез излагане на близка инфрачервена светлина, което може да действа като ендогенни имунни адюванти за подобряване на имунния отговор.“ Д-р Пауъл, съавтор на статията и член на Училището по химически науки към Университета на Китайската академия на науките, каза: „След това ние инактивирахме третираните туморни клетки чрез замразяване-размразяване, т.е. получихме светлинно контролирана цяла туморна клетъчна ваксина (LN-TCV), която гарантира, че свързаните с тумора антигени могат да бъдат запазени в тяхната цялост.
След една ваксинационна имунизация, изследователският екип успя да генерира локално индуциран лек възпалителен отговор чрез прилагане на близко инфрачервено лазерно облъчване на мястото на ваксинация. Този процес насърчава набирането, активирането и представянето на дендритни клетки, които след това активират Т клетки в лимфните възли за последващо убиване на туморни клетки.
На тази основа, за да се следи скоростта на растеж на тумора, изследователският екип предложи и индикатор - Флуктуация в скоростта на туморен растеж (FTGR). Колебанията в скоростта на растеж на тумора могат да бъдат постигнати чрез многократно лазерно облъчване с близки инфрачервени лъчи на мястото на инокулация, което осигурява стандарт за разумно засилване на имунния отговор при поискване, позволявайки на пулсовия усилвател да пасне точно на процеса на развитие на тумора.
Резултатите от фотоконтролирана ваксина с цели туморни клетки все още принадлежат на предклиничните изследвания
Според Янлин Лу това изследване решава проблема със слабата имуногенност на традиционните цели туморни клетъчни ваксини, както и проблема с неконтролируемия имунен отговор in vivo.
„В процеса на конструиране на фото-контролирана ваксина с цели туморни клетки, ние индуцирахме производството на ендогенен адювант чрез фототермично зареждане с наночастици и облъчване на туморните клетки с близък инфрачервен лазер. Обикновено ендогенните адюванти се произвеждат чрез трансгенеза и нашият подход е по-опростен , отнема по-малко време и е по-лесен за работа от процеса на трансгенеза, медииран от вируси." - каза Янлин Лу.
Междувременно изследователският екип използва две замразявания и размразявания, за да инактивира туморните клетки, което от една страна гарантира, че всички свързани с тумора антигени могат да бъдат запазени и да не изтекат; от друга страна, ваксината, приготвена по този метод, гарантира, че туморните антигени могат да се съхраняват за дълъг период от време на мястото на ваксинация.
В допълнение, използването на близка инфрачервена светлина, прост и неинвазивен метод за манипулиране на имунния отговор, е основна иновация на това изследване.
„След еднократно приложение на фотоконтролирана ваксина с цели туморни клетки, облъчването на мястото на ваксиниране с близък инфрачервен лазер предизвиква локално нагряване, което създава локална лека възпалителна среда, която насърчава набирането на антиген-представящи клетки и увеличава степента на антитуморния имунен отговор, и тъй като антитуморната прогресия се наблюдава, мястото на ваксината може да бъде повторно облъчено с близка инфрачервена светлина отново в необходимото време за допълнително стимулиране на имунния отговор за постигане на туморна супресия или изчистване." Пауъл обяснява.
Според Янлин Лу тази нова платформа за ваксина с цели туморни клетки изследва осъществимостта на оптичното манипулиране на имунния отговор, което има силен потенциал и блестящи перспективи за клиничен превод. „В бъдеще тази платформа има много място за развитие. Туморната микросреда е много сложна и можем да разширим ваксината от една туморна клетка до различни смесени клетки от туморната тъкан, което може да осигури имунната система с по-богата антигенна библиотека, съдържаща повече антигени, предлагаща възможност за активиране на по-индивидуализиран и по-силен имунен отговор, допълнително подобряване и засилване на терапевтичния ефект." Тя каза.
В бъдеще лазерите могат да бъдат заменени от светодиоди, излъчващи светлина (LED) по време на клинична транслация, а изследователите могат да проектират дистанционно управлявани и носими светодиоди, за да подобрят допълнително съответствието на пациента и маневреността на клинициста. Янлин Лу каза: „Можем дори да си представим бъдеще, в което пациенти, ваксинирани с ваксини с цели туморни клетки, могат да получават телемедицина от комфорта на домовете си и да бъдат лекувани с помощта на своите смартфони, като по този начин ефективно активират имунните отговори и персонализираната медицина в мигновена работа."
Трябва да се отбележи, че изследователите също така подчертават, че констатациите са все още предклинични и действителната клинична ефикасност остава да бъде допълнително потвърдена. Преведено с www.DeepL.com/Translator (безплатна версия)