Forskere udvikler syntetiske T -celler, der efterligner form, funktion af menneskelig version

UCLA -forskere har udviklet syntetiske T -lymfocytter, eller T -celler, der er næsten perfekte faksimiler af humane T-celler.

Evnen til at skabe de kunstige celler kan være et vigtigt skridt i retning af mere effektive lægemidler til behandling af kræft og autoimmune sygdomme og kan føre til en bedre forståelse af menneskelige immunceller adfærd. Sådanne celler kan også i sidste ende bruges til at øge immunsystemet hos mennesker med kræft eller immundefekter.

Forskergruppen bestod af forskere fra UCLA School of Dentistry, UCLA Samueli School of Engineering og afdelingen for kemi og biokemi i UCLA College, og blev ledet af Dr. Alireza Moshaverinia, en adjunkt i protodonti på tandlægeskolen. Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer .

"Den komplekse struktur af T -celler og deres multifunktionelle karakter har gjort det svært for forskere at kopiere dem i laboratoriet, "Sagde Moshaverinia." Med dette gennembrud, vi kan bruge syntetiske T -celler til at konstruere mere effektive lægemiddelbærere og forstå immuncellernes adfærd. "

Naturlige T -celler er svære at bruge i forskning, fordi de er meget sarte, og fordi efter at de er udvundet fra mennesker og andre dyr, de har en tendens til at overleve i kun et par dage.

"Vi var i stand til at skabe en ny klasse af kunstige T -celler, der er i stand til at booste en værts immunsystem ved aktivt at interagere med immunceller gennem direkte kontakt, aktivering eller frigivelse af inflammatoriske eller regulatoriske signaler, "sagde Mohammad Mahdi Hasani-Sadrabadi, en assisterende projektforsker ved UCLA Samueli. "Vi ser denne undersøgelses resultater som et andet redskab til at angribe kræftceller og andre kræftfremkaldende stoffer."

T -celler spiller en central rolle i immunsystemet. De aktiveres, når infektion kommer ind i kroppen, og de flyder gennem blodbanen for at nå de inficerede områder. Fordi de skal klemme mellem små huller og porer, T-celler har evnen til at deformere til så lille som en fjerdedel af deres normale størrelse. De kan også vokse til næsten tre gange deres oprindelige størrelse, som hjælper dem med at bekæmpe eller overvinde de antigener, der angriber immunsystemet.

Indtil for nylig, bioingeniører havde ikke været i stand til at efterligne den komplekse karakter af humane T -celler. Men UCLA -forskerne var i stand til at replikere deres form, størrelse og fleksibilitet, som gør den i stand til at udføre sine grundlæggende funktioner med at målrette og finde ind på infektioner.

Teamet fremstillede T -celler ved hjælp af et mikrofluid system. (Mikrofluidik fokuserer på adfærd, kontrol og manipulation af væsker, typisk på en submillimeter skala.) De kombinerede to forskellige løsninger - mineralolie og en alginatbiopolymer, et tyggegummi-lignende stof fremstillet af polysaccharider og vand. Når de to væsker kombineres, de skaber mikropartikler af alginat, som replikerer form og struktur af naturlige T -celler. Forskerne indsamlede derefter mikropartiklerne fra et calciumionbad, og justerede deres elasticitet ved at ændre koncentrationen af ​​calciumioner i badet.

Når de havde skabt T -celler med de korrekte fysiske egenskaber, forskerne havde brug for at justere cellernes biologiske egenskaber - for at give dem de samme egenskaber, som gør det muligt at aktivere naturlige T -celler til at bekæmpe infektion, trænge ind i menneskeligt væv og frigive cellulære budbringere for at regulere betændelse. At gøre det, de overtrukede T -cellerne med phospholipider, så deres ydre tæt ville efterligne menneskelige cellemembraner. Derefter, ved hjælp af en kemisk proces kaldet biokonjugering, forskerne forbandt T -cellerne med CD4 -signaler, partiklerne, der aktiverer naturlige T -celler til at angribe infektion eller kræftceller.

Moshaverinia sagde, at andre forskere kunne bruge den samme proces til at skabe forskellige typer kunstige celler, såsom naturlige dræberceller eller mikrofager, til forskning om specifikke sygdomme eller til at hjælpe med at udvikle behandlinger; i fremtiden, metoden kunne hjælpe forskere med at udvikle en database over en lang række syntetiske celler, der efterligner menneskelige celler.

Undersøgelsens andre forfattere, hele UCLA, er kandidatstuderende Fatemah Majedi; Steven Bensinger, professor i mikrobiologi, immunologi og molekylær genetik; Dr. Ben Wu, en professor i tandpleje og bioingeniørarbejde; Louis Bouchard, en lektor i kemi og biokemi; og Paul Weiss, en fornem professor i kemi og biokemi. Bensinger, Bouchard og Weiss er også medlemmer af UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center.