Aktivering af immunceller til cancer nano-immunterapi

Med nanoteknologi kan vi forstå, efterligne og modulere vores immunsystem. For hendes ph.d. forskning, undersøgte Annelies Wauters, hvordan små nanobærere kan bruges til at kontrollere immunsystemet og målrette og aktivere immunceller til at bekæmpe kræftceller. Wauters forsvarer sit speciale 3. december.

I de sidste to år har COVID-19-pandemien grebet verden. Den hurtige udvikling og produktion af vacciner var og er i øjeblikket afgørende for indsatsen for at bremse spredningen af ​​virussen og lette presset på sundhedsfaciliteterne. Denne pandemi har tydeligt vist vigtigheden af ​​videnskabelig forskning inden for medicin, og især fremskridt inden for nanoteknologi og immunsystemet.

Immunsystemet hjælper med at beskytte os mod patogener. Men nogle gange spiller immunsystemet også en rolle i udviklingen af ​​sygdomme. Det er dog muligt at stoppe dette ved at bruge medicin, der booster eller modererer immunsystemet. Denne type behandling er kendt som immunterapi.

Desværre er nogle immunterapier ikke altid effektive og fører ofte til uønskede bivirkninger såsom hududslæt, lungebetændelse og usædvanlige autoimmune reaktioner.

Nanobærere

Nanobærere, som er nanostrukturer designet til at transportere materialer såsom lægemidler i kroppen, kan transportere medicin til specifikke organer og celler i immunsystemet. Vigtigere er det, at denne type nano-immunterapi-tilgang kan være mere effektiv og sikrere end almindelig immunterapi, da den kun retter sig mod cellerne af interesse.

Nylige undersøgelser har vist, at formen af ​​nanobærere spiller en rolle i deres interaktion med immunsystemet. Der er dog ikke udført dybdegående undersøgelser, der undersøger dette, til dels på grund af udfordringerne med at kontrollere konstruktionen af ​​disse nanobærere på nanoskala.

Udforsker nanobærers form og størrelse

For hendes ph.d. afhandling undersøgte Annelies Wauters, hvordan størrelsen og formen af ​​nanobærere fremstillet af bionedbrydelige polymerer kan påvirke interaktioner med immunsystemet, og hvordan sådanne nanobærere kan anvendes i nano-immunterapi.

For at undersøge indflydelsen af ​​formen og størrelsen af ​​nanobærere oprettede Wauters, som udførte forskningen i Bio-Organic Chemistry Group, som omfatter Jan van Hest og Loai Abdelmohsen, et minibibliotek af nanobærere, hvortil hun tilføjede særlige etiketter for at hjælpe spor nanostrukturerne in vivo.

"Vi opdagede, at morfologien af ​​nanobæreren var meget vigtig med hensyn til, hvordan nanobærerne blev fordelt i væv. Specifikt var vi interesserede i at se på, hvordan nanobærerne målrettede immunorganer og -celler," siger Wauters.

Vågnende immunceller til deres livs kamp

Efter at have vist, at nanobærerne kunne bruges til at målrette mod specifikke immunceller, besluttede Annelies Wauters og hendes samarbejdspartnere at anvende partiklerne for at eliminere kræftceller.

"Ofte udvikler kræftceller måder at undgå immunsystemets forsvar, såsom at slukke for immuncellerne helt. Så vi ønskede at vende bordet om kræftceller," siger Wauters. "Med andre ord, vi ønskede at kickstarte immuncellerne i gang."

Og det er præcis, hvad Wauters og hendes kolleger gjorde i samarbejde med Mulder-laboratoriet. De leverede et immuncelleaktiverende lægemiddel i nanobærerne, som effektivt "vågnede" immuncellerne. Ved at bruge denne tilgang var de i stand til at bremse tumorvæksten i en murin model. Derudover tog de de første vigtige skridt hen imod fuldstændige kliniske forsøg med nanobærerne ved at vise, at de er effektive og sikre i to ikke-menneskelige primatmodeller.

Nanobærere som kunstige immunceller

Endelig brugte Wauters nanobærerne til at fremstille kunstige immunceller, som giver et billigere og mindre invasivt alternativ til nuværende cellebaserede immunterapier.

Med dette i tankerne udviklede hun en metode til at placere vigtige immunoaktive proteiner på overfladen af ​​nanobærerne på en meget kontrolleret måde.

"Vi testede disse kunstige immunceller for deres evne til at aktivere menneskelige immunceller," påpeger Wauters. "Formen af ​​nanobæreren og mængden af ​​proteiner på deres overflade viste sig at kontrollere aktiveringen af ​​immuncellerne."

Med denne forskning har Wauters lagt et vigtigt fundament for fremtidig forskning og anvendelser af nano-immunterapier. "Nanocarrier-tilgangen kan være meget vigtig ikke kun for cancerimmunterapi, men også for behandling af autoimmune sygdomme eller hjerte-kar-sygdomme og udvikling af vacciner," siger Wauters.

Med hensyn til nanobærere vil fremtidig forskning undersøge, hvordan man kan bruge dem til at levere andre immunterapeutiske lægemidler, og også studere mere detaljeret, hvordan de lægemidler, de bærer, kan påvirke immunsystemet. Derudover vil de syntetiske immunceller blive undersøgt in vivo.

Næste op for Annelies Wauters er en postdoc stilling på Tumor Immunologisk afdeling på Radboudumc, hvor hun skal arbejde med den kliniske oversættelse af syntetiske immunceller til cancer immunterapi. "Jeg er begejstret for dette næste skridt i min forskerkarriere og ser frem til at udvikle nye immunterapier til at hjælpe i kampen mod kræft," siger Wauters. + Udforsk yderligere

Kræftceller bruger "små tentakler" til at undertrykke immunsystemet