Исследование опубликовано в Nature Communications, рецензируемом научном журнале с открытым доступом, издаваемом Nature Research.
Вместо использования химикатов или радиации иммунотерапия – это вид лечения рака, который помогает иммунной системе пациента бороться с раком. Т-клетки – это тип белых кровяных телец, которые имеют ключевое значение для иммунной системы.
Цитотоксические Т-клетки подобны солдатам, которые ищут и уничтожают целевые клетки-захватчики.
Несмотря на успехи в использовании иммунотерапии для лечения некоторых типов рака крови или кроветворных органов, работа Т-лимфоцитов намного сложнее при солидных опухолях.
«Опухоль похожа на полосу препятствий, и Т-клетке приходится преодолевать препятствия, чтобы добраться до раковых клеток», – сказал Паоло Провенцано, старший автор исследования и доцент кафедры биомедицинской инженерии в Колледже Университета Миннесоты. Наука и техника. "Эти Т-клетки попадают в опухоли, но они просто не могут хорошо двигаться, и они не могут пойти туда, куда им нужно идти, пока у них не закончится газ и они не истощатся."
В этом первом в своем роде исследовании ученые работают над созданием Т-клеток и разработкой критериев инженерного проектирования, чтобы механически оптимизировать клетки или сделать их более «приспособленными» для преодоления препятствий. Если эти иммунные клетки могут распознавать раковые клетки и добираться до них, они могут уничтожить опухоль.
В фиброзной массе опухоли жесткость опухоли заставляет иммунные клетки замедляться примерно в два раза – почти так, как будто они бегут по зыбучим пескам.
«Это исследование – наша первая публикация, в которой мы определили некоторые структурные и сигнальные элементы, с помощью которых мы можем настроить эти Т-клетки, чтобы сделать их более эффективными борцами с раком», – сказал Провенцано, исследователь Масонского онкологического центра Университета Миннесоты. «Каждая« полоса препятствий »внутри опухоли немного отличается, но есть некоторые сходства. После создания этих иммунных клеток мы обнаружили, что они перемещались через опухоль почти в два раза быстрее, независимо от того, какие препятствия были на их пути."
Для создания цитотоксических Т-клеток авторы использовали передовые технологии редактирования генов (также называемые редактированием генома), чтобы изменить ДНК Т-клеток, чтобы они могли лучше преодолевать барьеры опухоли. Конечная цель – замедлить рост раковых клеток и ускорить выработку иммунных клеток. Исследователи работают над созданием клеток, способных преодолевать различные препятствия.
Когда эти клетки смешиваются вместе, цель состоит в том, чтобы группы иммунных клеток преодолели все различные типы барьеров для достижения раковых клеток.
Провенцано сказал, что следующие шаги – продолжить изучение механических свойств клеток, чтобы лучше понять, как взаимодействуют иммунные и раковые клетки. В настоящее время исследователи изучают сконструированные иммунные клетки у грызунов и в будущем планируют клинические испытания на людях.
Хотя первоначальные исследования были сосредоточены на раке поджелудочной железы, Провенцано сказал, что методы, которые они разрабатывают, могут быть использованы при многих типах рака.
«Использование подхода клеточной инженерии для борьбы с раком – относительно новая область, – сказал Провенцано. "Это позволяет применять очень индивидуальный подход к приложениям для широкого спектра видов рака. Мы чувствуем, что расширяем новое направление исследований, чтобы посмотреть, как наше собственное тело может бороться с раком. Это может иметь большое влияние в будущем."
Помимо Провенцано, в число авторов исследования входили нынешние и бывшие исследователи факультета биомедицинской инженерии Университета Миннесоты Эрдем Д. Табданов (соавтор), Нельсон Дж. Родригес-Мерсед (соавтор), Викрам В. Пурам, Маккензи К. Каллавей и Итан А. Энсмингер; Исследователи отделения педиатрии Масонского онкологического центра Университета Миннесоты и медицинского факультета Эмили Дж. Помрой, Кента Ямамото, Уокер С. Лар, Beau R. Уэббер, Бранден С. Мориарность; Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии, исследователь Александр X. Картахена-Ривера; и научный сотрудник Национального института сердца, легких и крови Александр С. Жовмер, который сейчас находится в Центре биологической оценки и исследований.
Исследование финансировалось в основном Национальными институтами здравоохранения (NIH) и Центром физических наук в онкологическом центре Миннесотского университета, который финансируется Национальным институтом рака NIH. Дополнительное финансирование было предоставлено Американским онкологическим обществом и Общественным фондом Рэнди Шейвера. Центр визуализации Университета Миннесоты предоставил дополнительный опыт сотрудников.
Некоторые из исследователей также являются частью Центра геномной инженерии Университета Миннесоты и Института инженерии в медицине Университета.