Иммунотерапия – многообещающее лечение рака, в котором для борьбы с раком используются генетически модифицированные иммунные клетки. Его можно использовать в качестве основного лечения или в сочетании с другими методами лечения, такими как лучевая и химиотерапия, для замедления или остановки роста раковых клеток и предотвращения их распространения на другие части тела.
Например, терапия химерными антигенными рецепторами (CAR) -T-клетками является одобренным FDA лечением некоторых видов рака, таких как лимфома и лейкемия. Он включает в себя сбор Т-клеток (тип иммунных клеток) из образца крови пациента, а затем их генетическую модификацию в лаборатории и вливание этих иммунных клеток обратно в пациента. Затем генно-инженерные иммунные клетки обнаруживают и убивают раковые клетки.
Однако процесс, известный как трансфекция, для создания генно-инженерных иммунных клеток в лаборатории, имеет низкую эффективность и может иметь серьезные побочные эффекты. Поэтому ученые всего мира ищут стратегии для повышения общей эффективности и уменьшения побочных эффектов иммунотерапии рака.
Доктор. Энди Тэй, исследователь биомедицинской инженерии NUS, в настоящее время обучающийся в докторантуре Стэнфордского университета, успешно изобрел новый метод трансфекции для доставки ДНК в иммунные клетки с минимальной нагрузкой на эти клетки.
"Мы испытываем беспокойство, когда получаем запоздалую и неэффективную курьерскую доставку. Точно так же клетки нашего тела испытывают «дискомфорт», когда ДНК не доставляется к ним эффективно. Это особенно верно для чувствительных иммунных клеток, которые должны быть генетически модифицированы с использованием ДНК, чтобы превратиться в «суперсолдат» для иммунотерапии рака. Когда иммунные клетки не функционируют должным образом, они также могут вызвать нежелательные медицинские осложнения," Доктор. Тай объяснил.
Ожидается, что этот новый метод, о котором было сообщено в научном журнале Advanced Therapeutics, усилит иммунотерапию рака на основе ДНК за счет значительного улучшения процесса создания высококачественных генетически модифицированных иммунных клеток.
Эффективное перенос ДНК в иммунные клетки
Вирусы, биохимические вещества и объемная электропорация (когда к клеткам прикладывается электрическое поле, чтобы сделать клеточную мембрану более проницаемой, чтобы химические вещества, лекарства или ДНК могли быть введены в клетку) являются традиционными методами доставки ДНК в иммунные клетки. Однако эти методы неэффективны, и недавно было показано, что они вызывают высокий клеточный стресс, что снижает эффективность иммунотерапии.
Методика, разработанная доктором. Тай, называемый наноэлектроинъекцией, работает, применяя локальные электрические поля через нанотрубки (примерно в 5000 раз меньше, чем рисовое зерно), чтобы открыть маленькие поры на клеточной мембране. Когда ДНК заряжается, они втягиваются электрическими силами в клетки через поры.
По сравнению с вирусами, биохимическими веществами и объемной электропорацией, метод наноэлектроинъекции доставляет ДНК-материал в клетки в два-три раза эффективнее, и это основано на экспрессии генов, которые ДНК должна кодировать.
Кроме того, клетки, обработанные наноэлектроинъекцией, росли здоровыми, как контрольные необработанные клетки, в отличие от других методов, где клеткам требовалось на 20-40 процентов больше времени для размножения. Это хорошая новость для иммунотерапии, поскольку для лечения необходимо большое количество клеток, а выращивание клеток – один из самых трудоемких и дорогостоящих шагов.
Используя анализ РНК и биоинформатики, д-р. Тэй также обнаружил, что, в отличие от объемной электропорации, обработка наноэлектроинъекцией существенно не изменила экспрессию каких-либо иммунных генов. Это серьезное преимущество, поскольку токсические иммунные реакции, такие как синдром высвобождения цитокинов, могут быть смертельными, и до сих пор влияние трансфекции на экспрессию иммунных генов неизвестно.
Профессор Николас Мелош, специалист в области материаловедения и инженерии Стэнфордского университета, который руководил доктором. Исследование Тэя, сказал, "Эта работа нашла новые альтернативы критическому шагу на пути к новым дорогостоящим методам лечения рака. Доктор. Работа Тэя также подчеркнула, как различные этапы обработки могут повлиять не только на эффективность процесса, но и на общее состояние клеток, тем самым увеличивая вероятность того, что клетки будут работать так, как нужно, после лечения."
Запатентован доктор. Новое изобретение Тэя. Лицензия на технологию была передана стартапу в США для коммерциализации.
Доктор. В настоящее время Тай работает над еще более совершенной техникой доставки ДНК в первичные иммунные Т-клетки путем интеграции платформы наноэлектроинъекции с магнитными силами. Его цель – создать эквивалент доставки ДНК FedEx и UPS для достижения высокоэффективной трансфекции с минимальным стрессом для клеток.