Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали иммунотерапию рака, в которой ультразвук сочетается с иммунными клетками, убивающими рак, для уничтожения злокачественных опухолей при сохранении нормальных тканей.
Новая экспериментальная терапия значительно замедлила рост солидных раковых опухолей у мышей.
Команда, возглавляемая лабораториями профессора биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Питера Инсяо Вана и заслуженного профессора биоинженерии Шу Цзянь, подробно описала свою работу в статье, опубликованной в августе этого года. 12 в области естественной биомедицинской инженерии.
Работа посвящена давней проблеме в области иммунотерапии рака: как сделать Т-клеточную терапию химерного антигенного рецептора (CAR) безопасной и эффективной при лечении солидных опухолей.
CAR-Т-клеточная терапия – новый многообещающий подход к лечению рака. Он включает в себя сбор Т-клеток пациента и их генетическую инженерию для экспрессии на своей поверхности специальных рецепторов, называемых CAR, которые распознают специфические антигены на раковых клетках. Полученные в результате CAR Т-клетки затем вводятся обратно пациенту, чтобы найти и атаковать клетки, на поверхности которых есть раковые антигены.
Эта терапия хорошо зарекомендовала себя при лечении некоторых видов рака крови и лимфомы, но не против солидных опухолей. Это потому, что многие антигены-мишени этих опухолей также экспрессируются в нормальных тканях и органах. Это может вызвать токсические побочные эффекты, которые могут убивать клетки – эти эффекты известны как токсичность для мишени, вне опухоли.
"CAR-Т-клетки настолько сильны, что могут атаковать нормальные ткани, экспрессирующие целевые антигены на низких уровнях," сказал первый автор Ицянь (Ширли) Ву, научный сотрудник лаборатории Вана.
"Проблема со стандартными CAR Т-клетками заключается в том, что они всегда включены – они всегда экспрессируют белок CAR, поэтому вы не можете контролировать их активацию," объяснил Ву.
Чтобы бороться с этой проблемой, команда взяла стандартные Т-клетки CAR и модернизировала их так, чтобы они экспрессировали белок CAR только при воздействии ультразвуковой энергии. Это позволило исследователям выбрать, где и когда включаются гены CAR T-клеток.
"Мы используем ультразвук для успешного контроля CAR-Т-клеток непосредственно in vivo для иммунотерапии рака," – сказал Ван, преподаватель Инженерного института медицины и Центра наноиммуноинжиниринга в Калифорнийском университете в Сан-Диего. По словам Ванга, в использовании ультразвука интересно то, что он может проникать на десятки сантиметров под кожу, поэтому этот вид терапии может неинвазивно лечить опухоли, которые залегают глубоко внутри тела.
Подход команды включает введение модернизированных Т-клеток CAR в опухоли у мышей, а затем размещение небольшого ультразвукового преобразователя на участке кожи над опухолью, чтобы активировать Т-клетки CAR. Датчик использует так называемые сфокусированные ультразвуковые лучи для фокусировки или концентрации коротких импульсов ультразвуковой энергии на опухоли. Это вызывает умеренный нагрев опухоли – в данном случае до температуры 43 градусов по Цельсию (109 градусов по Фаренгейту) – без воздействия на окружающие ткани. CAR Т-клетки в этом исследовании оснащены геном, который продуцирует белок CAR только при воздействии тепла. В результате CAR T-клетки включаются только там, где применяется ультразвук.
Исследователи протестировали свои CAR-Т-клетки против стандартных CAR-Т-клеток. У мышей, которых лечили новыми CAR Т-клетками, поражались только опухоли, подвергшиеся воздействию ультразвука, в то время как другие ткани тела оставались в покое. Но у мышей, которых лечили стандартными Т-клетками CAR, все опухоли и ткани, экспрессирующие целевой антиген, подвергались атаке.
"Это показывает, что наша терапия CAR Т-клетками не только эффективна, но и безопаснее," сказал Ву. "Обладает минимальными побочными эффектами, не связанными с опухолью."
Работа все еще находится на начальной стадии. Команда проведет больше доклинических испытаний и исследований токсичности, прежде чем сможет перейти к клиническим испытаниям.