Netop at stikke celler i massevis for at helbrede kræft

Hvad hvis du kunne helbrede kræft ved at omstrukturere patienters celler til bedre at målrette og ødelægge deres egne tumorer? Med fremkomsten af ​​kraftfulde nye cellulære ingeniørteknologier, dette er ikke længere science fiction.

I de seneste år, disse teknologier har muliggjort udviklingen af ​​revolutionerende manipulerede celleterapier til behandling af kræft, såsom CAR-T celle cancer immunterapier til leukæmi og lymfom. De har også muliggjort udvikling af behandlinger for sjældne genetiske lidelser, såsom HSC-genterapier for "Bubble Boy disease" og beta-thalassæmi. Forskere verden over arbejder på feberpitch for at udvikle lignende terapier til en lang række andre dødelige og invaliderende sygdomme.

Men der er en hage:med omkostningerne ved disse såkaldte "levende stoffer", der spænder fra et par hundrede tusinde dollars til næsten 2 millioner dollars, det er uklart, om de vil være tilstrækkeligt tilgængelige for alle nødlidende.

Nu, i et vandskel fremskridt, ingeniører ved University of California, Riverside, i samarbejde med forskere ved City of Hope National Medical Center, har opfundet en enhed, der rummer potentiale til at masseproducere manipulerede celler til lavere omkostninger, et vendepunkt for disse livreddende terapier.

I et nyt papir i bladet Nano bogstaver , et team af forskere ledet af Masaru Rao, en lektor i maskinteknik ved Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, beskriver en ny mikrofluidisk enhedsteknologi, der er i stand til at håndtere et af de mest kostbare trin i den konstruerede celleterapifremstillingsproces, nemlig genlevering.

Denne teknologi, som forfatterne kalder deterministisk mekanoporation, eller DMP, bruger væskeflow til at trække hver celle i en stor population på sin egen lille nål. Strømmen vendes derefter for at frigøre cellerne fra nålene, efterlader en enestående og præcist defineret pore i hver celle, der muliggør genlevering.

"Dette enkle, men elegant nanomekanisk porationstilgang giver betydelige fordele i forhold til eksisterende genleveringsteknikker, " sagde Rao. "F.eks. da virale vektorer udgør en stor del af de samlede produktionsomkostninger for nuværende celleterapier, deres eliminering ved brug af DMP rummer potentiale for betydelig omkostningsreduktion."

DMPs unikke single-site-porationsmekanisme er nøglen, da det minimerer skade på cellen, samtidig med at der produceres en veldefineret vej til introduktion af gener. Dette giver mulighed for at opnå både høj leveringseffektivitet og cellulær levedygtighed, hvilket er vanskeligt at opnå ved brug af andre ikke-virale leveringsteknikker, såsom elektroporation.

"Faktisk, i vores papir viser vi, at DMP kan konstruere primære humane T-celler, den samme slags celler, der bruges i CAR-T-terapier, med effektiviteter, der overstiger et avanceret elektroporationsværktøj med mere end fire gange, " sagde Rao.

DMP-teknologien er blevet patenteret af UC Riverside og for nylig licenseret til et nyt startup-firma, som Rao har spundet ud af sit laboratorium, Basilard BioTech. Virksomheden søger at udvikle teknologien, som den har mærket SoloPore, som en forstyrrende ny løsning til udvikling af ex vivo celle- og genterapier til specifikt kræft, samt genetiske lidelser og degenerative sygdomme mere bredt.

Papiret, "Massivt-paralleliseret, Deterministisk mekanoporation for intracellulær levering, " er offentliggjort i tidsskriftet, Nano bogstaver .