Новаторское исследование, проведенное инженерами и медицинскими исследователями из Университета Миннесотских городов-побратимов, показывает, как модифицированные иммунные клетки, используемые в новых методах лечения рака, могут преодолевать физические препятствия, позволяя собственной иммунной системе пациента бороться с опухолями. В будущем это исследование может улучшить методы лечения рака для миллионов людей во всем мире.

Исследование опубликовано в Nature Communications рецензируемом научном журнале с открытым доступом, опубликованном Nature Research.

Вместо использования химикатов или радиации иммунотерапия – это вид лечения рака, который помогает иммунной системе пациента бороться с раком. Т-клетки – это тип белых кровяных телец, которые имеют ключевое значение для иммунной системы. Цитотоксические Т-клетки подобны солдатам, которые ищут и уничтожают целевые клетки-захватчики.

Несмотря на успехи в использовании иммунотерапии при некоторых типах рака крови или кроветворных органов, при солидных опухолях работа Т-лимфоцитов намного сложнее.

Опухоль похожа на полосу препятствий, и Т-клетке приходится преодолевать препятствия, чтобы добраться до раковых клеток. Эти Т-клетки попадают в опухоли, но они просто не могут нормально перемещаться, и они не могут пойти туда, куда им нужно идти, пока у них не закончится газ и они не истощатся ».

Паоло Провенцано, старший автор исследования, доцент Колледжа науки и инженерии Миннесотского университета

В этом первом в своем роде исследовании ученые работают над созданием Т-клеток и разработкой критериев инженерного проектирования, чтобы механически оптимизировать клетки или сделать их более «приспособленными» для преодоления препятствий. Если эти иммунные клетки смогут распознать раковые клетки и добраться до них, они смогут уничтожить опухоль.

В фиброзной массе опухоли жесткость опухоли заставляет иммунные клетки замедляться примерно в два раза – почти так же, как они бегут по зыбучим пескам.

«Это исследование – наша первая публикация, в которой мы определили некоторые структурные и сигнальные элементы, с помощью которых мы можем настроить эти Т-клетки, чтобы сделать их более эффективными борцами с раком», – сказал Провенцано, исследователь Масонского онкологического центра Университета Миннесоты. «Каждая« полоса препятствий »внутри опухоли немного отличается, но есть некоторые сходства. После создания этих иммунных клеток мы обнаружили, что они перемещались через опухоль почти в два раза быстрее, независимо от того, какие препятствия были на их пути»

Для создания цитотоксических Т-клеток авторы использовали передовые технологии редактирования генов (также называемые редактированием генома), чтобы изменить ДНК Т-клеток, чтобы они могли лучше преодолевать барьеры опухоли. Конечная цель – замедлить рост раковых клеток и ускорить создание иммунных клеток. Исследователи работают над созданием клеток, способных преодолевать различные препятствия. Когда эти клетки смешиваются вместе, цель состоит в том, чтобы группы иммунных клеток преодолели все различные типы барьеров для достижения раковых клеток.

Провенцано сказал, что следующие шаги – продолжить изучение механических свойств клеток, чтобы лучше понять, как взаимодействуют иммунные и раковые клетки. В настоящее время исследователи изучают сконструированные иммунные клетки у грызунов и в будущем планируют клинические испытания на людях.

Хотя первоначальные исследования были сосредоточены на раке поджелудочной железы, Провенцано сказал, что методы, которые они разрабатывают, могут быть использованы при многих типах рака.

«Использование клеточной инженерии для борьбы с раком – относительно новая область, – сказал Провенцано. «Это позволяет применять очень индивидуальный подход к применению для широкого спектра видов рака. Мы чувствуем, что расширяем новое направление исследований, чтобы посмотреть, как наши собственные тела могут бороться с раком. Это может иметь большое влияние в будущем» [

Помимо Провенцано, авторами исследования были нынешние и бывшие исследователи кафедры биомедицинской инженерии Университета Миннесоты Эрдем Д. Табданов (соавтор), Нельсон Дж. Родригес-Мерсед (соавтор), Викрам В. Пурам, Маккензи К. Каллавей и Итан А. Энсмингер; Масонский онкологический центр Университета Миннесоты и исследователи отделения педиатрии Медицинской школы Эмили Дж. Помрой, Кента Ямамото, Уокер С. Лар, Бо Р. Уэббер, Бранден С. Мориарити; Исследователь из Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии Александр X. Картахена-Ривера; и научный сотрудник Национального института сердца, легких и крови Александр С. Жовмер, который сейчас работает в Центре биологической оценки и исследований

Исследование финансировалось главным образом Национальным институтом здравоохранения (NIH) и Центром физических наук в онкологическом центре Миннесотского университета, который финансируется Национальным институтом рака NIH. Дополнительное финансирование было предоставлено Американским онкологическим обществом и Общественным фондом Рэнди Шейвера. Центр визуализации Университета Миннесоты предоставил дополнительный опыт сотрудников. Некоторые из исследователей также являются сотрудниками Центра геномной инженерии Миннесотского университета и Медицинского инженерного института