Инженерите от Станфорд разработват проста доставка

изображение: Както е показано в тази демонстрация, хидрогелът може лесно да се инжектира през игла и след това бързо да се самолекува след инжектиране, за да образува твърд гел. Иглата на това изображение е игла 21 габарит, подходящ размер за инжекция при хора.
изглед Повече ▼

Кредит: Абигейл К. Гроскопф

Едно авангардно лечение на рак, вълнуващо изследователи днес, включва събиране и препрограмиране на Т клетките на пациента – специален набор от имунни клетки – след което връщането им обратно в тялото, готови да открият и унищожат раковите клетки. Въпреки че е ефективен при широко разпространени ракови заболявания на кръвта като левкемия, този метод рядко е успешен при лечение на солидни тумори.

Сега инженерите от Станфордския университет са разработили метод за доставка, който повишава „атакуващата сила“ на модифицираните имунни клетки, наречени Т клетки на химерен антигенен рецептор (CAR). Изследователите добавят CAR-T клетки и специализирани сигнални протеини към хидрогел – пълен с вода гел, който има общи характеристики с биологичните тъкани – и инжектират веществото до тумор. Този гел осигурява временна среда вътре в тялото, където имунните клетки се размножават и активират в подготовка за борба с раковите клетки, според ново проучване, публикувано на 8 април в Научни постижения. Гелът действа като течаща химикалка, която изпомпва активирани CAR-T клетки, за да атакува непрекъснато тумора с течение на времето.

„Голяма част от областта на клетките CAR-T се фокусира върху това как сами да се направят по-добри клетки, но има много по-малко фокус върху това как да се направят клетките по-ефективни веднъж в тялото“, каза Ерик Апел, асистент по материалознание и инженер в Станфорд и старши автор на статията. “Така че това, което правим, е напълно допълващо всички усилия за създаване на по-добри клетки.”

Гелирани заедно

Понастоящем интравенозните (IV) инфузии са основният начин на приложение за CAR-T клетки. При този метод клетките влизат в кръвния поток и преминават през цялото тяло. Но подходът не е идеален за лечение на солидни тумори, които често са плътни, съществуват на определени места и имат защитни сили, за да се скрият и да отблъснат имунните клетки.

„Това е нещо като бойна територия, която е пълна с ужасни неща, които се опитват да се преборят с тези Т-клетки“, казва Абигейл Гроскопф, докторант по химическо инженерство и водещ автор на изследването. “Значи CAR-T клетките трудно се инфилтрират, за да атакуват този тумор.”

За да активират CAR-T клетките достатъчно силно, за да унищожат тумора, клетките трябва да бъдат подложени на продължително излагане на висока концентрация на специализирани сигнални протеини. Наричани цитокини, тези протеини казват на конструираните имунни клетки да се репликират бързо и да се подготвят за унищожаване на тумора. Въпреки това, ако се доставят системно чрез IV капково, количеството цитокини, необходимо за стартиране на ефективна атака, би било токсично за други части на тялото.

Вместо това Гроскопф и нейните колеги създадоха гел, който може временно да приюти цитокини и CAR-T клетки близо до тумора. Имунните клетки растат и пролиферират там, вътре в тялото, и непрекъснато се освобождават, за да бомбардират раковия растеж.

Гелът е направен от вода и две съставки: полимер, направен от целулоза, материал, намиращ се в растенията, и биоразградими наночастици. Когато се комбинират, двата компонента се свързват заедно като молекулярно велкро – те искат да се залепят, но могат лесно да бъдат разкъсани.

„Този ​​материал може да се инжектира чрез малки игли“, каза Гроскопф. „И все пак, след като се инжектира, „велкрото“ се намира отново и се трансформира в здрава гелна структура.“

Мрежестата конфигурация на гела е изтъкана достатъчно плътно, за да предотврати изплъзването на малките цитокини. В същото време връзките на структурата са достатъчно слаби, за да могат CAR-T клетките да ги счупят и да се мърдат свободно, когато са готови да унищожат раковите клетки.

Лечение на тумори при мишки

След като определи най-добрата формула за гел за лечение на рак, изследователският екип подложи своя метод на тест при мишки с тумори.

Grosskopf установи, че всички експериментални животни, инжектирани с гел, съдържащ както CAR-T клетки, така и цитокини, стават свободни от рак след 12 дни. Тя и нейните колеги също се опитаха да доставят само CAR-T клетки в гела, но туморите изчезнаха по-бавно или изобщо не при някои мишки. Лечението, извършвано чрез IV капково или във физиологичен разтвор, а не в гела, е дори по-малко ефективно върху туморите.

Освен това, гелът не предизвиква нежелани възпалителни реакции при мишките и се разгражда напълно в тялото за няколко седмици.

Екипът също се опита да инжектира лечението с гел по-далеч от тумора – от противоположната страна на тялото на мишката от раковия растеж. За голяма изненада на всички, всички тумори на животните все още изчезнаха, въпреки че това отне около два пъти повече време, отколкото при добавяне на лечение в съседство с тумора.

„Това, което оценявахме, са предимно тумори, до които можете да инжектирате. Но за съжаление все още не можем да стигнем до всички тъкани в тялото“, каза Апел. “Тази способност за инжектиране далеч от туморите наистина отваря вратата за възможно лечение на произволен брой солидни тумори.”

Апел казва, че следващият набор от експерименти на неговата лаборатория ще проучи допълнително способността на метода за доставка на гел за лечение на далечни тумори.

Като цяло, това изследване предлага прост и ефективен начин за подобряване на едно обещаващо лечение на рак.

„Мисля, че голямото предимство на нашите гелове е колко лесно се правят: смесвате две неща и инжектирате“, каза Гроскопф. “Трябва да направим още предклинична работа, но мисля, че има много обещания за това.”

Допълнителни съавтори в Станфорд включват завършилите студенти Луай Лабание, Джили А. Рот, Каролин К. Джонс, Джон Х. Клих, Джери Ян и Бен С. Оу; постдокторанти Дорота Д. Клиш, Сантяго Кореа и Андреа И. д’Акино; бивши студенти Peng Xu, Omokolade Adebowale, Emily C. Gale и Caitlin L. Maikawa; Ovijit Chaudhuri, доцент по машинно инженерство; Дженифър Р. Кокран, председател на Shriram на катедрата по биоинженерство; и Crystal L. Mackall, професор по педиатрия и вътрешни болести в семейството на Ърнест и Амелия Гало. Апел също е член на Станфорд Био-Хна Сърдечносъдов институтна Изследователски институт по здравеопазване на майката и детето и на Институт по невронауки Wu Tsaiи сътрудник на Станфорд Уудс институт за околна среда и Станфорд ChEM-H. Чаудхури също е член на Stanford Bio-X и на Сърдечносъдовия институт, както и филиал на Stanford ChEM-H. Cochran също е член на Stanford Bio-X, Изследователския институт по здравеопазване на майката и детето, Станфордски раков институт и Института по невронауки Wu Tsai, както и сътрудник на Станфорд ChEM-H. Mackall също е член на Stanford Bio-X, Изследователския институт по здравеопазване на майката и детето и Станфордския раков институт.

Това изследване е финансирано от Центъра за имунология на човешките системи с Фондация Бил и Мелинда Гейтс, Американското общество за борба с рака, стипендиите за завършване на научни изследвания на Националната научна фондация, стипендията за завършване на науката и инженерството в Станфорд, стипендията на Siebel, Националния институт по рака на Националните институти по здравеопазване, стипендия за следдипломна квалификация на NSERC, стипендия за завършващи студенти на Станфорд Bio-X Bowes, програма за обучение по клетки и молекулярна биология на NIH, стипендия Eastman Kodak, програма Schmidt Science Fellows, в партньорство с Rhodes Trust и Безвъзмездна помощ от Националните здравни институти F31.


Add Comment