Comutatorul imun controlat de lumină poate fi folosit pentru a ucide celulele canceroase

Recent, cercetătorii de la Institutul de Inginerie a Proceselor (IPE) al Academiei Chineze de Științe (CAS) și ai Academiei Chineze de Științe (UCAS) au creat o nouă platformă de vaccin cu celule tumorale întregi (TCV), care poate obține un impuls optim. creșterea imunității prin implementarea iluminării în infraroșu apropiat (NIR) la locul de vaccinare, la cerere, în funcție de progresia tumorii. Rezultatele cercetării au fost publicate online în Nature Communications.
Ce este un vaccin cu celule tumorale întregi? Care sunt avantajele vaccinului cu celule tumorale întregi față de alte vaccinuri tumorale? Care sunt scenariile viitoare de aplicare a acestui vaccin? Pe 21 august, un reporter de la Science and Technology Daily a intervievat experții care au efectuat această cercetare.
Vaccinul cu celule tumorale întregi are potențialul unei terapii individualizate de precizie
Vaccinurile tumorale au fost mult timp considerate o formă promițătoare de imunoterapie tumorală, care poate folosi sistemul imunitar al organismului pentru a lupta împotriva celulelor tumorale. Dintre vaccinurile tumorale, vaccinurile cu celule tumorale întregi sunt un tip clasic de imunoterapie tumorală individualizată.
„Mai exact, vaccinurile cu celule tumorale întregi sunt vaccinuri tumorale obținute prin inactivarea celulelor tumorale întregi folosind mijloace fizice sau chimice”. Yanlin Lv, co-primul autor al lucrării și cercetător asociat la Institutul de Inginerie a Proceselor, a declarat reporterilor că tratamentul de inactivare face ca celulele tumorale să-și piardă tumorigenitatea intrinsecă, dar își păstrează imunogenitatea, astfel încât întregul vaccin cu celule tumorale are un set complet de antigene specifice tumorii și asociate tumorii care pot provoca un răspuns imun specific din partea organismului.
După vaccinare, antigenii tumorali ai vaccinului vor fi eliberați, inducând celulele prezentatoare de antigen (o clasă de celule imunitare) să le recunoască, să le preia și să le prezinte, iar apoi activând sistemul imunitar al organismului pentru a ucide în mod specific celulele tumorale, inhibând astfel creșterea. a tumorii sau eliminarea tumorii.
În opinia lui Lv Yanlin, în comparație cu alte vaccinuri tumorale, vaccinurile cu celule tumorale întregi au trei avantaje majore. „În primul rând, în ceea ce privește pregătirea, vaccinurile cu celule tumorale întregi sunt materii prime simple, ieftine și ușor de obținut; în același timp, vaccinurile cu celule tumorale întregi conțin toți antigenele tumorilor, ceea ce poate evita procedura complexă de identificare a antigenelor tumorale, și poate induce un răspuns imunitar multivalent, reducând posibilitatea evadării imune”. În plus, întregul vaccin cu celule tumorale are mai mult potențial pentru terapie individualizată de precizie, deoarece conține antigene autologe tumorale, a spus Lv Yanlin.
Totuși, există două părți la toate, iar vaccinurile cu celule tumorale întregi au dezavantajele lor: imunogenitatea lor este slabă și răspunsurile imune pe care le provoacă variază foarte mult de la un individ la altul. Prin urmare, există o nevoie urgentă de a dezvolta noi concepte și tehnologii prin dezvoltarea interdisciplinară interdisciplinară pentru a realiza imunopotențiarea la cerere.
Conduși de Ma Guanghui, un academician al Academiei Chineze de Științe și un cercetător al Institutului de Inginerie a Proceselor, și Wei Wei, un cercetător al Institutului de Inginerie a Proceselor, cercetătorii Institutului, pe baza fundației de cercetare a imunoterapiei tumorale și ingineria formelor biologice de dozare timp de mulți ani, a efectuat cercetări încrucișate pe materiale foto-funcționale și ingineria formelor dozate biomimetice cu Tian Zhiyuan, profesor al Școlii de Științe Chimice a Universității Academiei Chineze de Științe.
Rezolvarea celor două probleme majore: imunogenitatea slabă și răspunsul imun in vivo incontrolabil
Vorbind despre pregătirea întregului vaccin cu celule tumorale, Meng Jiaqi, co-primul autor al lucrării și doctorand la Universitatea din Academia Chineză de Științe, i-a oferit reporterului o descriere detaliată a preparării vaccinului inactivat. Ea a spus: „Inactivarea vaccinului are de obicei inactivare chimică, inactivare fizică și alte moduri, ideea de bază este de a distruge structura proteică a celulei, astfel încât să piardă activitatea biologică. Inactivarea chimică este realizată prin reactivi chimici, reactivii chimici utilizați în mod obișnuit includ soluție de formaldehidă etc.; inactivarea fizică se face prin temperatură ridicată, lumină ultravioletă, înghețare și decongelare repetate și alte metode fizice de a trata celulele."
Meng Jiaqi a explicat că în procesul de pregătire, după ce vaccinul tradițional cu celule tumorale întregi este inactivat, structura celulară poate fi deteriorată, există probleme precum scurgerea sau pierderea antigenului, care la rândul său se manifestă în cauzarea unui răspuns imunitar slab în organism. . În procesul de utilizare, vaccinurile tradiționale cu celule tumorale întregi au încă problema stimulării unui răspuns imun slab, care se reflectă în principal în eficiența scăzută de recrutare a celulelor prezentatoare de antigen, capacitatea slabă de prezentare a antigenului și răspunsul imun necontrolabil.
În această lucrare de cercetare, cercetătorii au realizat un design special pentru a rezolva problemele de mai sus. „Am încărcat mai întâi nanoparticule cu efecte fototermale în celulele tumorale și le-am indus să producă proteine ​​de șoc termic prin expunerea la lumină în infraroșu apropiat, care poate acționa ca adjuvanți imuni endogeni pentru a îmbunătăți răspunsul imun”. Dr. Powell, co-primul autor al lucrării și membru al Școlii de Științe Chimice de la Universitatea din Academia Chineză de Științe, a spus: „După aceea, am inactivat celulele tumorale tratate prin îngheț-dezgheț, adică am obținut Vaccin cu celule tumorale întregi controlat de lumină (LN-TCV), care asigură că antigenele asociate tumorii pot fi reținute în întregime.”
După o singură imunizare de vaccinare, echipa de cercetare a reușit să genereze un răspuns inflamator ușor indus local prin aplicarea iradierii cu laser în infraroșu apropiat la locul de vaccinare. Acest proces promovează recrutarea, activarea și prezentarea celulelor dendritice, care apoi activează celulele T în ganglionii limfatici pentru uciderea ulterioară a celulelor tumorale.
Pe această bază, pentru a monitoriza ritmul de creștere a tumorii, echipa de cercetare a propus și un indicator - Fluctuation in Tumor Growth Rate (FTGR). Fluctuația ratei de creștere a tumorii poate fi realizată prin iradierea repetată cu laser în infraroșu apropiat la locul de inoculare, care oferă un standard pentru îmbunătățirea rezonabilă a răspunsului imunitar la cerere, permițând impulsorului să se potrivească cu precizie procesului de dezvoltare al tumorii.
Rezultatele vaccinului cu celule tumorale întregi controlate foto aparțin încă cercetării preclinice
Potrivit lui Yanlin Lu, această cercetare rezolvă problema imunogenității slabe a vaccinurilor tradiționale cu celule tumorale întregi, precum și problema răspunsului imun incontrolabil in vivo.
„În procesul de construcție a vaccinului cu celule tumorale întregi controlat foto, am indus producția de adjuvant endogen prin încărcarea fototermală a nanoparticulelor și iradierea celulelor tumorale cu laser în infraroșu apropiat. De obicei, adjuvanții endogeni sunt produși prin transgeneză, iar abordarea noastră este mai simplă. , mai puțin consumator de timp și mai ușor de manevrat decât procesul de transgeneză mediat de virus.” a spus Yanlin Lu.
Între timp, echipa de cercetare a folosit două înghețări și dezgheț pentru a inactiva celulele tumorale, ceea ce, pe de o parte, a asigurat că toți antigenele asociate tumorii ar putea fi reținute și nu scurse; pe de altă parte, vaccinul preparat prin această metodă a asigurat că antigenele tumorale pot fi păstrate pentru o perioadă lungă de timp la locul de vaccinare.
În plus, utilizarea luminii în infraroșu apropiat, o metodă simplă și non-invazivă de a manipula răspunsul imun, este o inovație majoră a acestui studiu.
„După o singură administrare a unui vaccin cu celule tumorale întregi fotocontrolat, iradierea locului de vaccinare cu un laser în infraroșu apropiat induce încălzirea locală, ceea ce creează un mediu inflamator local ușor, care promovează recrutarea celulelor prezentatoare de antigen și crește gradul de răspunsul imun anti-tumoral și, pe măsură ce progresia anti-tumorală este monitorizată, locul vaccinului poate fi re-iradiat cu lumină infraroșie apropiată din nou la momentul necesar pentru a stimula în continuare răspunsul imun pentru a obține suprimarea sau eliminarea tumorii.” explică Powell.
În opinia lui Yanlin Lu, această nouă platformă de vaccin cu celule tumorale întregi explorează fezabilitatea manipulării optice a răspunsului imunitar, care are un potențial puternic și perspective strălucitoare pentru traducerea clinică. „În viitor, această platformă are mult spațiu pentru dezvoltare. Micromediul tumoral este foarte complex și putem extinde vaccinul de la o singură celulă tumorală la o varietate de celule mixte ale țesutului tumoral, care pot asigura sistemul imunitar. cu o bibliotecă de antigene mai bogată care conține mai mulți antigeni, oferind posibilitatea de a activa un răspuns imun mai individualizat și mai puternic, îmbunătățind și sporind în continuare efectul terapeutic.” Ea a spus.
În viitor, laserele pot fi înlocuite cu diode emițătoare de lumină (LED-uri) în timpul translației clinice, iar cercetătorii pot proiecta LED-uri de plasture purtabile și controlate de la distanță pentru a îmbunătăți în continuare conformitatea pacientului și manevrabilitatea clinicianului. Yanlin Lu a spus: „Putem chiar să ne imaginăm un viitor în care pacienții vaccinați cu vaccinuri cu celule tumorale întregi să poată primi telemedicină din confortul casei lor și să fie tratați cu ajutorul smartphone-urilor lor, activând astfel în mod eficient răspunsurile imune și medicina personalizată într-un funcționare instantanee.”
În special, cercetătorii au subliniat, de asemenea, că rezultatele sunt încă preclinice, iar eficacitatea clinică reală rămâne de verificat în continuare. Tradus cu www.DeepL.com/Translator (versiune gratuită)