Forskere fremmer oprettelsen af ​​kunstig lymfeknude til bekæmpelse af kræft, andre sygdomme

I et principbeskyttet studie på mus, forskere ved Johns Hopkins Medicine rapporterer oprettelsen af ​​en specialiseret gel, der fungerer som en lymfeknude for med succes at aktivere og formere kræftbekæmpende immunsystem T-celler. Arbejdet bringer forskere et skridt tættere på, de siger, at injicere sådanne kunstige lymfeknuder i mennesker og gnistre T-celler til at bekæmpe sygdom.

I de seneste år, en bølge af opdagelser har avanceret nye teknikker til at bruge T-celler-en type hvide blodlegemer-i kræftbehandling. At være succesfuld, cellerne skal grundes, eller undervist, at få øje på og reagere på molekylære flag, der prikker overflader af kræftceller. Jobbet med at uddanne T-celler på denne måde sker typisk i lymfeknuder, lille, bønneformede kirtler fundet over hele kroppen, der huser T-celler. Men hos patienter med kræft og immunsystemforstyrrelser, at læreprocessen er defekt, eller sker ikke.

For at afhjælpe sådanne fejl, nuværende T-celle-booster-terapi kræver, at læger fjerner T-celler fra blodet hos en patient med kræft og injicerer cellerne tilbage i patienten efter enten genteknologi eller aktivering af cellerne i et laboratorium, så de genkender kræftbundne molekylære flag.

En sådan behandling, kaldet CAR-T terapi, er dyrt og fås kun på specialiserede centre med laboratorier, der kan klare den komplicerede opgave at konstruere T-celler. Ud over, det tager generelt omkring seks til otte uger at dyrke T-cellerne i laboratorier og, en gang genindført i kroppen, cellerne holder ikke længe i patientens krop, så virkningerne af behandlingen kan være kortvarige.

Det nye værk, rapporterede 10. april i journalen Avancerede materialer , er et bud fra forskere fra Johns Hopkins om at finde en mere effektiv måde at konstruere T-celler på.

"Vi mener, at en T-celles miljø er meget vigtigt. Biologi forekommer ikke på plastikfade; det sker i væv, "siger John Hickey, en ph.d. kandidat i biomedicinsk teknik ved Johns Hopkins University School of Medicine og første forfatter af undersøgelsesrapporten.

For at gøre de konstruerede T-cellers miljø mere biologisk realistisk, Hickey-i samarbejde med sine mentorer Hai-Quan Mao, Ph.d., associeret direktør for Johns Hopkins Institute for NanoBioTechnology og Jonathan Schneck, M.D., Ph.d., professor i patologi, medicin og onkologi ved Johns Hopkins University School of Medicine-forsøgt at bruge en geléagtig polymer, eller hydrogel, som en platform for T-cellerne. På hydrogel, forskerne tilføjede to typer signaler, der stimulerer og "lærer" T-celler at finpudse udenlandske mål for at ødelægge.

I deres eksperimenter, T-celler aktiveret på hydrogeler producerede 50 procent flere molekyler kaldet cytokiner, en markør for aktivering, end T-celler opbevaret på plastkulturskåle.

Fordi hydrogeler kan laves på bestilling, Johns Hopkins -forskerne skabte og testede en række hydrogeler, fra den meget bløde fornemmelse af en enkelt celle til den mere stive kvalitet af en cellepakket lymfeknude.

"Et af de overraskende fund var, at T-celler foretrækker et meget blødt miljø, ligner interaktioner med individuelle celler, i modsætning til et tæt pakket væv, "siger Schneck.

Mere end 80 procent af T-celler på den bløde overflade multiplicerede sig selv, sammenlignet med ingen af ​​T-cellerne på den mest faste type hydrogel.

Når Johns Hopkins-teamet lagde T-celler på en blød hydrogel, de fandt ud af, at T-cellerne multiplicerede fra kun få celler til omkring 150, 000 celler - masser at bruge til kræftbehandling - inden for syv dage. Derimod, da forskerne brugte andre konventionelle metoder til at stimulere og udvide T-celler, de kunne kun dyrke 20, 000 celler inden for syv dage.

I det næste sæt eksperimenter, forskerne injicerede T-cellerne, der blev konstrueret i enten de bløde hydrogeler eller plastikskålene, i mus implanteret med melanom, en dødelig form for hudkræft. Tumorer hos mus med T-celler dyrket på hydrogeler forblev stabile i størrelse, og nogle af musene overlevede ud over 40 dage. Derimod, tumorer voksede i de fleste mus injiceret med T-celler dyrket i plastskåle, og ingen af ​​disse mus levede ud over 30 dage.

"Når vi perfekterer hydrogel og replikerer det væsentlige træk ved det naturlige miljø, herunder kemiske vækstfaktorer, der tiltrækker kræftbekæmpende T-celler og andre signaler, vi vil i sidste ende være i stand til at designe kunstige lymfeknuder til regenerativ immunologi-baseret terapi, "siger Schneck, medlem af Johns Hopkins Kimmel Cancer Center.

Forskerne har ansøgt om patenter relateret til hydrogelteknologien beskrevet i deres rapport.