Імунний перемикач, керований світлом, можна використовувати для знищення ракових клітин

Нещодавно дослідники з Інституту інженерних процесів (IPE) Академії наук Китаю (CAS) та Університету Академії наук Китаю (UCAS) створили нову платформу цільної пухлинної клітинної вакцини (TCV), яка може досягти оптимальної імпульсної посилення імунітету шляхом впровадження ближнього інфрачервоного (NIR) освітлення в місці вакцинації на вимогу відповідно до прогресування пухлини. Результати дослідження були опубліковані в Інтернеті в Nature Communications.
Що таке цільна пухлинна клітинна вакцина? У чому полягають переваги цільноклітинної вакцини перед іншими пухлинними вакцинами? Які майбутні сценарії застосування цієї вакцини? 21 серпня кореспондент Science and Technology Daily опитав експертів, які проводили це дослідження.
Вакцина з цільних пухлинних клітин має потенціал індивідуальної точної терапії
Вакцини проти пухлин довгий час вважалися багатообіцяючою формою імунотерапії пухлин, яка може використовувати імунну систему організму для боротьби з пухлинними клітинами. Серед вакцин проти пухлин цільноклітинні пухлинні вакцини є класичним типом індивідуальної імунотерапії пухлин.
«Зокрема, цільні пухлинні клітини — це пухлинні вакцини, отримані шляхом інактивації цілих пухлинних клітин за допомогою фізичних або хімічних засобів». Яньлін Лв, співавтор статті та асоційований науковий співробітник Інституту технології виробництва, сказав журналістам, що лікування інактивацією призводить до того, що пухлинні клітини втрачають свою внутрішню пухлиногенність, але зберігають свою імуногенність, тому вся вакцина проти пухлинних клітин має повний набір пухлиноспецифічні та пухлиноасоційовані антигени, які можуть викликати специфічну імунну відповідь організму.
Після вакцинації пухлинні антигени вакцини будуть вивільнені, спонукаючи антигенпрезентуючі клітини (клас імунних клітин) розпізнавати, поглинати та представляти їх, а потім активувати імунну систему організму, щоб спеціально вбивати пухлинні клітини, таким чином пригнічуючи ріст пухлини або усунення пухлини.
На думку Льва Яньліна, цільнопухлинні вакцини мають три основні переваги порівняно з іншими пухлинними вакцинами. «По-перше, з точки зору приготування цільноклітинні пухлинні вакцини є простою, недорогою і легкою для отримання сировиною; в той же час цільнопухлинними вакцинами містяться всі антигени пухлин, що дозволяє уникнути складної процедури ідентифікації пухлинних антигенів, і може викликати багатовалентну імунну відповідь, зменшуючи можливість імунної втечі». Більше того, вакцина з цілих пухлинних клітин має більший потенціал для індивідуальної точної терапії, оскільки вона містить пухлинні аутологічні антигени, сказав Лв Янлін.
Однак у всього є дві сторони, і вакцини з цільними пухлинними клітинами мають свої недоліки: їхня імуногенність слабка, а імунні відповіді, які вони викликають, сильно відрізняються від однієї людини до іншої. Тому існує нагальна потреба в розробці нових концепцій і технологій шляхом міждисциплінарного міждисциплінарного розвитку, щоб реалізувати імунопотенціювання за вимогою.
На чолі з Ма Гуанхуєм, академіком Академії наук Китаю та науковим співробітником Інституту технологічних процесів, і Вей Веєм, науковим співробітником Інституту технологічних процесів, дослідники Інституту, засновані на дослідницькій основі імунотерапії пухлин і розробка біологічних лікарських форм протягом багатьох років проводила перехресне спільне дослідження фотофункціональних матеріалів і розробки біоміметичних лікарських форм з Тянь Чжіюанем, професором Школи хімічних наук Університету Китайської академії наук.
Вирішення двох основних проблем слабкої імуногенності та неконтрольованої імунної відповіді in vivo
Говорячи про приготування повної вакцини з пухлинних клітин, Мен Цзяці, співавтор статті та докторант Університету Китайської академії наук, дав репортеру детальний опис приготування інактивованої вакцини. Вона сказала: «Інактивація вакцини зазвичай має хімічну інактивацію, фізичну інактивацію та інші способи, основна ідея полягає в тому, щоб знищити білкову структуру клітини, щоб вона втратила біологічну активність. Хімічна інактивація здійснюється за допомогою хімічних реагентів, серед яких зазвичай використовуються хімічні реагенти. розчин формальдегіду тощо; фізична інактивація здійснюється за допомогою високої температури, ультрафіолетового світла, багаторазового заморожування та відтавання та інших фізичних методів боротьби з клітинами».
Мен Цзяці пояснив, що в процесі підготовки, після інактивації традиційної цільної пухлинної клітинної вакцини, клітинна структура може бути пошкоджена, виникають такі проблеми, як витік або втрата антигену, що, у свою чергу, проявляється у спричиненні слабкої імунної відповіді в організмі. . У процесі використання традиційні вакцини з цільними пухлинними клітинами все ще мають проблему стимуляції слабкої імунної відповіді, що в основному відображається в низькій ефективності рекрутування антигенпрезентуючих клітин, слабкій антигенпрезентуючій здатності та неконтрольованій імунній відповіді.
У цій дослідницькій роботі дослідники зробили спеціальний дизайн для вирішення вищезазначених проблем. «Спочатку ми завантажили наночастинки з фототермічними ефектами в пухлинні клітини та спонукали їх виробляти білки теплового шоку через ближнє інфрачервоне світло, яке може діяти як ендогенний імунний ад’ювант для посилення імунної відповіді». Доктор Пауелл, один із авторів статті та член Школи хімічних наук Університету Китайської академії наук, сказав: «Після цього ми інактивували оброблені пухлинні клітини шляхом заморожування-розморожування, тобто ми отримали вакцина з цільними пухлинними клітинами з контрольованим світлом (LN-TCV), яка гарантує, що пов’язані з пухлиною антигени можуть зберігатися в повному обсязі».
Після одноразової вакцинації дослідницька група змогла створити локально спричинену помірну запальну реакцію, застосувавши ближнє інфрачервоне лазерне опромінення до місця вакцинації. Цей процес сприяє залученню, активації та презентації дендритних клітин, які потім активують Т-клітини в лімфатичних вузлах для подальшого знищення пухлинних клітин.
Виходячи з цього, для моніторингу швидкості росту пухлини дослідницька група також запропонувала показник - коливання швидкості росту пухлини (FTGR). Коливань швидкості росту пухлини можна досягти повторним лазерним опроміненням ближнього інфрачервоного діапазону в місці інокуляції, що забезпечує стандарт для розумного посилення імунної відповіді за потреби, дозволяючи імпульсному бустеру точно відповідати процесу розвитку пухлини.
Результати фотоконтрольованої вакцини з цільними пухлинними клітинами все ще належать доклінічним дослідженням
За словами Яньліна Лу, це дослідження вирішує проблему слабкої імуногенності традиційних цільнопухлинних вакцин, а також проблему неконтрольованої імунної відповіді in vivo.
«У процесі конструювання фотоконтрольованої вакцини з цільних пухлинних клітин ми індукували виробництво ендогенного ад’юванту шляхом фототермічного завантаження наночастинок і опромінення пухлинних клітин ближнім інфрачервоним лазером. Зазвичай ендогенні ад’юванти виробляються трансгенезом, і наш підхід є простішим. , займає менше часу та простіше в управлінні, ніж процес опосередкованого вірусом трансгенезу». Яньлінь Лу сказав.
Тим часом дослідницька група використовувала два режими заморожування та розморожування, щоб інактивувати пухлинні клітини, що, з одного боку, забезпечувало збереження та запобігання витоку всіх асоційованих з пухлиною антигенів; з іншого боку, вакцина, виготовлена ​​таким методом, забезпечувала тривале зберігання пухлинних антигенів у місці щеплення.
Крім того, використання ближнього інфрачервоного світла, простого та неінвазивного методу маніпуляції імунною відповіддю, є основною інновацією цього дослідження.
«Після одноразового введення фотоконтрольованої вакцини з цільними пухлинними клітинами опромінення місця вакцинації лазером ближнього інфрачервоного діапазону викликає місцеве нагрівання, що створює локальне помірне запальне середовище, яке сприяє рекрутуванню антигенпрезентуючих клітин і збільшує ступінь протипухлинну імунну відповідь, і в міру моніторингу протипухлинної прогресії місце вакцини можна знову опромінити ближнім інфрачервоним світлом у потрібний час для подальшої стимуляції імунної відповіді для досягнення придушення або очищення пухлини». Пауелл пояснює.
На думку Яньліна Лу, ця нова платформа вакцини з цільнопухлинними клітинами досліджує можливості оптичного маніпулювання імунною відповіддю, що має великий потенціал і великі перспективи для клінічної трансляції. «У майбутньому ця платформа має багато можливостей для розвитку. Мікрооточення пухлини дуже складне, і ми можемо розширити вакцину від однієї пухлинної клітини до різноманітних змішаних клітин пухлинної тканини, що може забезпечити імунну систему з багатшою бібліотекою антигенів, що містить більше антигенів, що пропонує можливість активації більш індивідуальної та сильнішої імунної відповіді, подальшого покращення та посилення терапевтичного ефекту». Вона сказала.
У майбутньому під час клінічної трансляції лазери можуть бути замінені світловипромінювальними діодами (LED), а дослідники можуть розробити дистанційно керовані світлодіоди, які можна носити, щоб ще більше покращити дотримання режиму пацієнта та маневреність клініциста. Яньлінь Лу сказав: «Ми навіть можемо уявити майбутнє, у якому пацієнти, щеплені вакцинами з цільнопухлинних клітин, зможуть отримувати телемедичну допомогу, не виходячи з дому, і лікуватися за допомогою своїх смартфонів, таким чином ефективно активуючи імунні відповіді та персоналізовану медицину в миттєва робота».
Примітно, що дослідники також підкреслили, що результати все ще є доклінічними, а фактична клінічна ефективність ще належить перевірити. Перекладено за допомогою www.DeepL.com/Translator (безкоштовна версія)