Engineering ikke-immunceller til at dræbe kræftceller

T-celler er et af immunsystemets vigtigste våben. De opdager kroppens celler inficeret med en virus og udløser deres ablation, effektivt dræber virussen. T-celler kan ikke det samme med kræftceller, imidlertid, da de ikke genkender dem som fremmede celler og derfor ikke er i stand til at fjerne dem.

Men forskere har for nylig brugt T-celler konstrueret i laboratoriet til at bekæmpe tumorer. Ændret til at inkludere yderligere funktioner, disse immunceller kan jage og dræbe kræftceller. Desværre, imidlertid, sådanne immuncelleterapier kan have betydelige bivirkninger. Oven i købet, produktionen af ​​modificerede T-celler er teknisk udfordrende. Nu er et team af forskere ledet af ETH-professor Martin Fussenegger fra Institut for Biosystems Science and Engineering (D-BSSE) i Basel kommet med en innovativ og forenklet tilgang til fremstilling af terapeutisk effektive syntetiske designceller til bekæmpelse af kræft. Forskerne har bygget tre yderligere komponenter ind i humane nyreceller og (fedt)stamceller, derved omdanner dem til syntetiske designerceller, der efterligner T-celler.

En af komponenterne i syntetiske T-celler medfører molekylære antenner, der rager godt uden for membranen. Også indlejret i cellemembranen er antistoffer med specifikke dockingssteder, som kan mærke kræftcellens målstrukturer og binde sig til dem. Den tredje komponent er et gennetværk, der genererer et molekylekompleks. Dette molekylekompleks omfatter et molekylært "sprænghoved", der penetrerer målcellens membran. Det er knyttet til et konvertermolekyle, der aktiverer et anti-cancerstof i tumorcellens indre.

Forstadiet til dette aktive stof skal tilføjes til systemet eksternt. Kræftceller absorberer dette stof, og konverteringsmodulet omdanner det fra en inaktiv til inaktiv tilstand. Kræftcellerne brister, det aktive stof frigives og ødelægger andre tumorceller i "dødszonen" omkring den syntetiske T-celle. "Denne bystander-effekt gør vores syntetiske T-celler endnu mere effektive, " forklarer professor Fussenegger.

Mekanisk udløser

Mekanismen, der udløser signalkaskaden, der fører til ødelæggelsen af ​​kræftcellen, er ny, og har en fysisk funktion:når den syntetiske T-celle bevæger sig tættere på målcellen, antennernes proteiner spænder. Antennernes forankring dybt inde i cellen mister derfor kontakten med en molekylær switch, som den tidligere havde blokeret. Som et svar på "ON" kommandoen, en signalkaskade initieres, som aktiverer produktionen af ​​molekylkomplekset.

Den nye type kunstige T-celler har flere fordele i forhold til nuværende kræftbehandlinger. Mens kroppen under kemoterapi oversvømmes med aktive stoffer for at dræbe så mange hurtigt delende celler som muligt på en meget uselektiv måde, kun få kunstige T-celler er nødvendige i den nye terapi. Hvad mere er, disse er kun indsat lokalt og på en omhyggeligt målrettet måde. "Vores innovative T-celler kan opdage og dræbe metastaserende kræftceller på et meget tidligt tidspunkt, når andre behandlinger ikke er effektive, " siger professor Fussenegger. En anden fordel:"De kunstige T-celler fungerer fuldstændig uafhængigt af kroppens immunsystem, gør det muligt at fortsætte med at fungere perfekt normalt, så færre bivirkninger er sandsynlige."

Ud over, det modulære design af systemet gør det muligt at udvide det. Forskere kan udstyre de kunstige dræberceller med forskellige typer dockingsteder, der binder sig til andre typer kræftceller. For den aktuelle undersøgelse, netop offentliggjort i tidsskriftet Naturens kemiske biologi , forskere brugte docking-steder, der kun opdager én specifik type pattedyrkræftcelle. "Denne teknologi giver os en enorm grad af generalisering, som ikke kan opnås med de ægte T-celler, der bruges i nuværende kræftbehandlinger, ”Fussenegger understreger.

Det er stadig ikke klart, om - og hvordan - dette system vil fungere i den menneskelige krop. Indtil nu, ETH-forskere har kun testet deres nye celler i cellekulturer. "I øjeblikket er vores nye system stadig langt fra en terapeutisk anvendelse, " siger ETH-professoren. "Men jeg tror, ​​vi har åbnet en ny front i kampen mod kræft."