Команда исследователей под руководством биоинженеров из Технологического института Джорджии расширяет точность и возможности революционной иммунотерапии, которая уже меняет онкологию. Терапия CAR T-клетками приветствуется пациентами, клиническими исследователями, инвесторами и средствами массовой информации как эффективное средство от некоторых видов рака.
CAR T-клеточная терапия включает в себя разработку Т-клеток пациента, типа белых кровяных телец, в лаборатории. Затем добавляется химерный антигенный рецептор (CAR), и эти настроенные иммунные клетки возвращаются в организм пациента, где они ищут и уничтожают раковые клетки. Вот как это работает, когда это работает.
Это новая, развивающаяся и быстро развивающаяся область иммунотерапии, в настоящее время во всем мире проводится более 500 клинических испытаний, посвященных анализу CAR Т-клеток для лечения рака.
"Эти методы лечения оказались чрезвычайно эффективными для пациентов с жидкими опухолями, то есть опухолями, циркулирующими в крови, такими как лейкемия," сказал Гейб Квонг, адъюнкт-профессор Wallace H. Колтер Департамент биомедицинской инженерии в Технологическом университете Джорджии и Эмори. "К сожалению, для солидных опухолей – сарком, карцином – они плохо работают. Есть много разных причин, почему. Одна огромная проблема заключается в том, что CAR T-клетки иммуносупрессированы микроокружением опухоли."
Квонг и его сотрудники изменяют окружающую среду и вносят некоторые модификации в свои собственные клетки, чтобы улучшить то, как CAR T-клетки борются с раком. Они добавили генетический переключатель включения-выключения к клеткам и разработали систему дистанционного управления, которая отправляет модифицированные Т-клетки на точное вторжение в микросреду опухоли, где они убивают опухоль и предотвращают рецидив. И они объясняют все это в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering.
Последнее исследование основано на работе лаборатории по изучению дистанционно управляемой клеточной терапии, в которой исследователи могут точно воздействовать на опухоли, где бы они ни находились в теле, с локальным выделением тепла. "И это тепло в основном активирует CAR Т-клетки внутри опухолей, преодолевая проблемы иммуносупрессии," сказал Квонг.
В более раннем исследовании исследователи не лечили опухоли клинически, но теперь они делают это с помощью новой работы. Чтобы сгенерировать тепло в опухоли мыши, они направили лазерные импульсы извне тела животного на место, где находится опухоль. Золотые наностержни, доставленные к опухоли, превращают световые волны в локализованное мягкое тепло, повышая температуру до 40-42 Цельсия (104-107.6 F), достаточно, чтобы активировать переключатель Т-клеток, но не настолько горячим, чтобы повредить здоровые ткани или Т-клетки. После включения клетки начинают работать, увеличивая экспрессию белков, борющихся с раком.
Настоящая новинка, по словам Квонга, заключается в генной инженерии CAR Т-клеток клинического уровня, над чем команда работала последние три года. Теперь, в дополнение к переключателю, который реагирует на тепло, исследователи добавили несколько обновлений к Т-клеткам, перепрограммировав их для производства молекул для стимуляции иммунной системы.
Локальное производство этих мощных, сконструированных белков (цитокинов и биспецифических активаторов Т-клеток) необходимо точно контролировать.
"Эти противораковые белки действительно хороши для стимуляции CAR Т-клеток, но они слишком токсичны, чтобы использовать их вне опухолей," сказал Квонг. "Они слишком токсичны для системной доставки. Но с нашим подходом мы можем безопасно локализовать эти белки. Получаем все преимущества без недостатков."
Последнее исследование показывает, что система вылечила рак у мышей, а подход команды не только уменьшил опухоли, но и предотвратил рецидивы, что имеет решающее значение для долгосрочного выживания. Дальнейшие исследования будут посвящены дополнительному приспособлению Т-клеток, а также тому, как тепло будет откладываться в месте опухоли. Мягким лазером нагревали место опухоли. Этого не будет, когда технологии перейдут к исследованиям на людях.
"Мы будем использовать сфокусированный ультразвук, который абсолютно неинвазивен и может воздействовать на любой участок тела," Квонг сказал. "Одним из ограничений лазера является то, что он не проникает очень далеко в тело. Итак, если у вас глубокая злокачественная опухоль, это будет проблемой. Мы хотим устранить проблемы."