Kunstige DNA-strukturer udstyret med antistoffer kan instruere immunsystemet til at målrette kræftceller

En ny undersøgelse fremhæver potentialet i kunstige DNA-strukturer, der, når de er udstyret med antistoffer, instruerer immunsystemet til specifikt at målrette kræftceller.

Immunterapi betragtes som et usædvanligt lovende våben i kampen mod kræft. I bund og grund er målet at aktivere kroppens immunsystem på en sådan måde, at det identificerer og ødelægger ondartede celler. Destruktionen skal dog være så effektiv og specifik som muligt for at undgå at beskadige raske celler.

Et hold forskere fra LMU, Münchens Tekniske Universitet (TUM) og Helmholtz München har nu offentliggjort en ny undersøgelse i Nature Nanotechnology hvor de præsenterer en lovende metode til at udvikle brugerdefinerede agenter, der kan gøre netop det.

"Midterpunktet er et lille chassis af foldede DNA-strenge, der specifikt kan monteres med alle antistoffer," forklarer professor Sebastian Kobold, en af ​​hovedforfatterne. På München Universitetshospital har hans team undersøgt virkningen af ​​de nye substrater både in vitro og in vivo.

Brug af DNA-origami til at rekruttere T-celler

Denne nye klasse af midler, opfundet "programmerbare T-celle-engagers" (PTE'er) er skabt med DNA-origami, en nanoteknologi, hvor selvfoldende DNA-strenge samler sig i en struktur simuleret på forhånd på en computer. Deres design gør det muligt at fæstne forskellige antistoffer i fire positioner.

Antistoffer, der specifikt binder til bestemte tumorceller, tilsættes på den ene side, mens antistoffer, der genkendes af immunsystemets T-celler, monteres på den anden. T-celler ødelægger derefter de markerede celler. "Denne tilgang tillader os at producere alle slags forskellige PTE'er og tilpasse dem til optimerede effekter," siger Dr. Adrian Gottschlich, en af ​​undersøgelsens hovedforfattere.

"Uendelige kombinationer er i teorien mulige, hvilket gør PTE til en meget lovende platform til behandling af kræft." Forskerne producerede 105 forskellige kombinationer af antistoffer til undersøgelsen og testede dem in vitro for at se, hvor specifikt de knyttede sig til målcellerne, og hvor succesrige de var med at rekruttere T-celler. Kombinationerne kunne genereres på en modulær måde og uden den tidligere meget tidskrævende optimering af antistofferne.

Holdet var i stand til at bevise, at mere end 90 % af kræftcellerne var blevet ødelagt efter 24 timer. For at finde ud af, om dette også virkede i levende organismer, undersøgte professor Kobold og hans kolleger, om PTE'er også genkender og inducerer ødelæggelsen af ​​kræftceller i tumorbærende organismer. "Vi var i stand til at bevise, at vores PTE'er lavet af DNA-origami-strukturer også virker in vivo," siger Gottschlich.

Alsidig og brugerdefineret

Gottschlich forklarer, at takket være muligheden for at montere forskellige antistoffer på samme tid, kan tumorceller målrettes meget mere præcist. Det er også nemmere at kontrollere aktiveringen af ​​immunsystemet. Dette øger mulighederne for succesfuld behandling af kræft ved at skelne mere præcist mellem syge og raske celler og dermed minimere bivirkninger. I lyset af DNA-origami-teknologiernes modulære karakter, tilpasningsevne og høje grad af adresserbarhed forventer forskerne, at et bredt spektrum af komplekse og endda logikkontrollerede immunterapiplatforme kan udvikles.

TUM-forskerne Dr. Klaus Wagenbauer, Dr. Benjamin Kick, Dr. Jonas Funke og Professor Hendrik Dietz er alle blandt grundlæggerne af Plectonic Biotech GmbH, der ønsker at videreudvikle og markedsføre teknologien, der understøtter PTE'er. Sebastian Kobold siger:"Vi tror, ​​at vores resultater vil tillade klinisk afprøvning af DNA-nanoteknologier og demonstrere potentialet i biomolekylære, DNA-origami-baserede ingeniørstrategier til medicinske anvendelser."

Flere oplysninger: Klaus F. Wagenbauer et al., Programmerbare multispecifikke DNA-origami-baserede T-celle engagere, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01471-7

Journaloplysninger: Naturenanoteknologi

Leveret af Ludwig Maximilian University of München