Magnetiske nanopartikler kan være nøglen til effektiv immunterapi

I de seneste år, forskere har stærkt forfulgt immunterapi, en lovende behandlingsform, der er afhængig af at udnytte og træne kroppens eget immunsystem til bedre at bekæmpe kræft og infektion. Nu, resultater af en undersøgelse ledet af Johns Hopkins-forskere tyder på, at en enhed bestående af en magnetisk søjle parret med specialfremstillede magnetiske nanopartikler kan være nøglen til at bringe immunterapi til udbredt og vellykket klinisk brug. Et resumé af forskningen, udført i muse- og menneskeceller, vises online 14. juli i bladet ACS Nano .

Johns Hopkins-teamet fokuserede på at træne og hurtigt opformere immunsystemets hvide blodlegemer kendt som T-celler på grund af deres potentiale som et effektivt våben mod kræft, ifølge Jonathan Schneck, M.D., Ph.D., professor i patologi, medicin og onkologi ved Johns Hopkins University School of Medicine's Institute for Cell Engineering. "Udfordringen har været at træne disse celler effektivt nok, og få dem til at dele sig hurtigt nok, at vi kunne bruge dem som grundlag for en terapi for kræftpatienter. Vi har taget et stort skridt mod at løse det problem, " han siger.

I et forsøg på at forenkle og strømline immuncellulære terapier, Schneck, Karlo Perica, en nylig M.D./Ph.D. kandidat, der arbejdede i Schnecks laboratorium, og andre arbejdede med kunstige hvide blodlegemer. Disse såkaldte kunstige antigen-præsenterende celler (aAPC'er) blev udviklet af Schnecks laboratorium og har vist sig lovende i at aktivere forsøgsdyrs immunsystem til at angribe kræftceller.

At gøre det, Perica forklarer, aAPC'erne skal interagere med naive T-celler, der allerede er til stede i kroppen, afventer instruktioner om, hvilken specifik angriber der skal målrettes mod og kæmpe. aAPC'erne binder til specialiserede receptorer på T-cellernes overflader og "præsenterer" dem med karakteristiske proteiner kaldet antigener. Denne proces aktiverer T-cellerne til at afværge en virus, bakterier eller tumor, samt at lave flere T-celler.

I en tidligere undersøgelse i mus, Schnecks team fandt ud af, at naive T-celler aktiveres mere effektivt, når flere aAPC'er bindes til forskellige receptorer på cellerne, og blev derefter udsat for et magnetfelt. Magneterne bragte aAPC'erne og deres receptorer tættere på hinanden, primer T-cellerne både for at bekæmpe målkræften og dele sig for at danne flere aktiverede celler.

Men naive T-celler er lige så sjældne i blodet som en "nål i en høstak, " siger Perica. Fordi det ultimative mål er at høste en patients T-celler fra en blodprøve, derefter træne dem og udvide deres antal, før du sætter dem tilbage i patienten, Schnecks forskerhold så på magneter som en potentiel måde at adskille de naive T-celler fra andre i blodet.

Holdet blandede blodplasma fra mus og, separat, mennesker med magnetiske aAPC'er, der bærer antigener fra tumorer. De førte derefter plasmaet gennem en magnetisk søjle. De tumorbekæmpende T-celler bandt til aAPC'er og klæbet til siderne af søjlen, mens andre celler skylledes lige igennem og blev kasseret. Søjlens magnetfelt aktiverede T-cellerne, som derefter blev vasket af til en nærende bouillon, eller kultur, at vokse og dele. Efter en uge, deres antal var vokset med anslået 5, 000 til 10, 000 gange. Fordi antallet af disse celler kunne udvides hurtigt nok til at være terapeutisk nyttige, tilgangen kunne åbne døren til individualiserede immunterapibehandlinger, der er afhængige af en patients egne celler, siger Perica.

Schneck siger, at brugen af ​​naive T-celler kan gøre den nye teknik nyttig for flere patienter end en anden immunterapi, der nu testes, som er afhængig af andre hvide blodlegemer kaldet tumorinfiltrerende lymfocytter. Disse celler er allerede "trænet" til at bekæmpe kræft, og forskere har vist en vis succes ved at isolere nogle af cellerne fra tumorer, at få dem til at dele sig, og derefter overføre dem tilbage til patienter. Men, Schneck siger, ikke alle patienter er berettigede til denne behandling, fordi ikke alle har tumorinfiltrerende lymfocytter. Derimod alle mennesker har naive T-celler, så patienter med cancer kan potentielt drage fordel af den nye tilgang, uanset om de har tumorinfiltrerende lymfocytter eller ej.

"aAPC'erne og den magnetiske søjle danner tilsammen grundlaget for at forenkle og strømline processen med at generere tumorspecifikke T-celler til brug i immunterapi, " siger Juan Carlos Varela, M.D., Ph.D., et tidligere medlem af Schnecks laboratorium, som nu er assisterende professor ved Medical University of South Carolina.

Forskerne fandt ud af, at teknikken også fungerede med en blanding af aAPC'er, der bærer flere antigener, som de siger kunne hjælpe med at bekæmpe problemet med tumorer, der muterer for at undgå kroppens forsvar. "Vi får flere skud på målet, " siger Schneck.

Mens holdet i første omgang kun testede den nye metode på cancerantigener, Schneck siger, at det også potentielt kan fungere for behandlinger mod kroniske infektionssygdomme, såsom HIV. Han siger, at hvis yderligere test går godt, kliniske forsøg med teknikken kunne begynde inden for halvandet år.