Lyskontrollert immunbryter kan brukes til å drepe kreftceller

Nylig har forskere fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske vitenskapsakademiet (CAS) og University of Chinese Academy of Sciences (UCAS) laget en ny plattform for heltumorcellevaksine (TCV), som kan oppnå optimal pulsering immunforsterkning gjennom implementering av nær-infrarød (NIR) belysning på vaksinasjonsstedet ved behov i henhold til tumorprogresjonen. Forskningsresultatene er publisert på nett i Nature Communications.
Hva er en hel svulstcellevaksine? Hva er fordelene med helsvulstcellevaksine fremfor andre svulstvaksiner? Hva er de fremtidige bruksscenariene for denne vaksinen? 21. august intervjuet en reporter fra Science and Technology Daily ekspertene som utførte denne forskningen.
Helsvulstcellevaksine har potensialet for individualisert presisjonsterapi
Tumorvaksiner har lenge vært ansett som en lovende form for tumorimmunterapi, som kan bruke kroppens immunsystem til å bekjempe tumorceller. Blant tumorvaksiner er helsvulstcellevaksiner en klassisk type individualisert tumorimmunterapi.
"Spesifikt er hele tumorcellevaksiner tumorvaksiner oppnådd ved å inaktivere hele tumorceller ved bruk av fysiske eller kjemiske midler." Yanlin Lv, med-førsteforfatter av artikkelen og førsteamanuensis ved Institute of Process Engineering, fortalte journalister at inaktiveringsbehandlingen fører til at tumorceller mister sin iboende tumorigenisitet, men beholder sin immunogenisitet, så hele tumorcellevaksinen har et komplett sett med tumorspesifikke og tumorassosierte antigener som kan fremkalle en spesifikk immunrespons fra kroppen.
Etter vaksinasjon vil tumorantigenene til vaksinen frigjøres, noe som induserer antigenpresenterende celler (en klasse immunceller) til å gjenkjenne, ta opp og presentere dem, og deretter aktivere kroppens immunsystem for å spesifikt drepe tumorceller, og dermed hemme veksten av svulsten eller eliminering av svulsten.
Etter Lv Yanlins mening, sammenlignet med andre tumorvaksiner, har helsvulstcellevaksiner tre store fordeler. "For det første, når det gjelder forberedelse, er hele svulstcellevaksiner enkle, rimelige og enkle å skaffe råvarer; samtidig inneholder hele svulstcellevaksiner alle antigenene til svulster, som kan unngå den komplekse prosedyren med å identifisere tumorantigener, og kan indusere en multivalent immunrespons, noe som reduserer muligheten for immunflukt." Dessuten har hele tumorcellevaksinen mer potensial for individualisert presisjonsterapi fordi den inneholder tumorautologe antigener, sa Lv Yanlin.
Det er imidlertid to sider av alt, og hele tumorcellevaksiner har sine ulemper: deres immunogenisitet er svak og immunresponsene de fremkaller varierer sterkt fra individ til individ. Derfor er det et presserende behov for å utvikle nye konsepter og teknologier gjennom tverrfaglig tverrfaglig utvikling for å realisere on-demand immunpotensering.
Ledet av Ma Guanghui, en akademiker ved det kinesiske vitenskapsakademiet og en forsker ved Institute of Process Engineering, og Wei Wei, en forsker ved Institute of Process Engineering, forskerne ved instituttet, basert på forskningsgrunnlaget for tumorimmunterapi og biologisk doseringsformteknikk i mange år, utført tverrsamarbeidsforskning på fotofunksjonelle materialer og biomimetisk doseringsformteknikk med Tian Zhiyuan, professor ved School of Chemical Sciences ved University of Chinese Academy of Sciences.
Løser de to hovedproblemene med svak immunogenisitet og ukontrollerbar in vivo immunrespons
Når han snakket om forberedelsen av hele tumorcellevaksinen, ga Meng Jiaqi, medforfatteren av artikkelen og en doktorgradsstudent ved University of Chinese Academy of Sciences, reporteren en detaljert beskrivelse av forberedelsen av den inaktiverte vaksinen. Hun sa: "Vaksineinaktivering har vanligvis kjemisk inaktivering, fysisk inaktivering og andre måter, kjerneideen er å ødelegge proteinstrukturen til cellen, slik at den mister biologisk aktivitet. Kjemisk inaktivering oppnås gjennom kjemiske reagenser, ofte brukte kjemiske reagenser inkluderer bl.a. formaldehydløsning, etc.; fysisk inaktivering gjøres gjennom høy temperatur, ultrafiolett lys, gjentatt frysing og tining og andre fysiske metoder for å håndtere cellene."
Meng Jiaqi forklarte at i forberedelsesprosessen, etter at den tradisjonelle heltumorcellevaksinen er inaktivert, kan cellestrukturen bli skadet, det er problemer som antigenlekkasje eller tap, som igjen manifesterer seg i å forårsake en svak immunrespons i kroppen . I bruksprosessen har tradisjonelle heltumorcellevaksiner fortsatt problemet med å stimulere en svak immunrespons, noe som hovedsakelig gjenspeiles i den lave rekrutteringseffektiviteten til antigenpresenterende celler, svak antigenpresenterende evne og ukontrollerbar immunrespons.
I dette forskningsarbeidet laget forskerne et spesielt design for å løse de ovennevnte problemene. "Vi lastet først nanopartikler med fototermiske effekter inn i tumorceller og induserte dem til å produsere varmesjokkproteiner gjennom eksponering for nær-infrarødt lys, som kan fungere som endogene immunadjuvanser for å forbedre immunresponsen." Dr. Powell, medforfatter av artikkelen og medlem av School of Chemical Sciences ved University of Chinese Academy of Sciences, sa: "Etterpå inaktiverte vi de behandlede tumorcellene ved å fryse-tine, dvs. lyskontrollert heltumorcellevaksine (LN-TCV), som sikrer at de tumorassosierte antigenene kan beholdes i sin helhet."
Etter en enkelt vaksinasjonsimmunisering var forskerteamet i stand til å generere en lokalt indusert, mild inflammatorisk respons ved å bruke nær-infrarød laserbestråling på vaksinasjonsstedet. Denne prosessen fremmer rekruttering, aktivering og presentasjon av dendrittiske celler, som deretter aktiverer T-celler i lymfeknutene for påfølgende tumorcelledrap.
På dette grunnlaget, for å overvåke hastigheten på tumorvekst, foreslo forskerteamet også en indikator - Fluctuation in Tumor Growth Rate (FTGR). Tumorveksthastighetsfluktuasjoner kan oppnås ved gjentatt nær-infrarød laserbestråling på inokulasjonsstedet, som gir en standard for rimelig forbedring av immunresponsen ved behov, slik at pulsforsterkeren passer nøyaktig til utviklingsprosessen til svulsten.
Fotokontrollerte heltumorcellevaksineresultater tilhører fortsatt preklinisk forskning
I følge Yanlin Lu løser denne forskningen problemet med svak immunogenisitet til tradisjonelle heltumorcellevaksiner, så vel som problemet med ukontrollerbar immunrespons in vivo.
"I konstruksjonsprosessen av den fotokontrollerte heltumorcellevaksinen induserte vi produksjonen av endogen adjuvans ved fototermisk nanopartikkelbelastning og bestråling av tumorcellene med nær-infrarød laser. Vanligvis produseres endogene adjuvanser ved transgenese, og vår tilnærming er enklere , mindre tidkrevende og enklere å håndtere enn den virus-medierte transgeneseprosessen." sa Yanlin Lu.
I mellomtiden brukte forskerteamet to fryser og tiner for å inaktivere tumorcellene, noe som på den ene siden sørget for at alle tumorassosierte antigener kunne beholdes og ikke lekke; på den annen side sørget vaksinen fremstilt ved denne metoden for at tumorantigenene kunne lagres i lang tid på vaksinasjonsstedet.
I tillegg er bruken av nær-infrarødt lys, en enkel og ikke-invasiv metode for å manipulere immunresponsen, en stor nyvinning i denne studien.
"Etter en enkelt administrering av en fotokontrollert heltumorcellevaksine, induserer bestråling av vaksinasjonsstedet med en nær-infrarød laser lokal oppvarming, som skaper et lokalt mildt inflammatorisk miljø, som fremmer rekrutteringen av antigenpresenterende celler og øker omfanget av anti-tumor-immunresponsen, og etter hvert som anti-tumor-progresjonen overvåkes, kan vaksinestedet bestråles på nytt med nær-infrarødt lys igjen til nødvendig tid for ytterligere å stimulere immunresponsen for å oppnå tumorundertrykkelse eller -clearance. Powell forklarer.
Etter Yanlin Lus mening utforsker denne nye heltumorcellevaksineplattformen muligheten for optisk manipulering av immunresponsen, som har et sterkt potensial og lyse utsikter for klinisk oversettelse. "I fremtiden har denne plattformen mye rom for utvikling. Tumormikromiljøet er veldig komplekst, og vi kan utvide vaksinen fra en enkelt tumorcelle til en rekke blandede celler i tumorvevet, som kan gi immunsystemet med et rikere antigenbibliotek som inneholder flere antigener, noe som gir muligheten for å aktivere en mer individualisert og sterkere immunrespons, som ytterligere forbedrer og forsterker den terapeutiske effekten." Hun sa.
I fremtiden kan lasere bli erstattet av lysdioder (LED) under klinisk oversettelse, og forskere kan designe fjernstyrte og bærbare patch-LED-er for ytterligere å forbedre pasientens etterlevelse og klinikerens manøvrerbarhet. Yanlin Lu sa: "Vi kan til og med se for oss en fremtid der pasienter vaksinert med heltumorcellevaksiner kan motta telemedisin hjemmefra og bli behandlet ved hjelp av smarttelefonene sine, og dermed effektivt aktivere immunresponser og personlig medisin i en øyeblikkelig operasjon."
Spesielt understreket forskerne også at funnene fortsatt er prekliniske og den faktiske kliniske effekten gjenstår å verifiseres ytterligere. Oversatt med www.DeepL.com/Translator (gratisversjon)