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新突破!科学家发现一种远程控制系统能够更精准指导CAR-T细胞杀死肿瘤

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癌症是人们很害怕的一种疾病,它的种类有很多,不同癌症种类几乎都只能适用它们各自的治疗方法。在医学界和科学界,癌症和肿瘤的问题还存在着太多的疑点有待研究人员进一步剖析。最近,佐治亚理工学院的科学家发现了一种新兴技术很大可能会帮到肿瘤的治疗......

近日,佐治亚理工学院生物工程师领导的一组科学家正在扩大一种革命性免疫疗法的精确度和能力,这种疗法已经在让肿瘤学发生转变。CAR-T细胞疗法被患者、临床研究人员、投资者和媒体誉为治疗某些种类癌症的可行方法。

CAR-T细胞疗法所涉及的内容主要就是在实验室改造病人的T细胞(一种白细胞),然后加入嵌合抗原受体(CAR),这些定制的免疫细胞会再次回到病人体内,然后找寻并摧毁癌细胞,这就是它的工作原理。

这是一个新的、而且是不断蓬勃发展着的免疫治疗领域,目前世界各地正在进行500多项分析CAR-T细胞用于癌症治疗的临床试验。

佐治亚理工大学和埃默里大学Wallace H. Coulter 生物医学工程系的Gabe Kwong副教授说:“这些疗法已经被证明对患有液态肿瘤的患者非常有效,液态肿瘤就是那些在血液中循环的肿瘤,比如白血病。不幸的是,对于实体肿瘤,比如:肉瘤、癌,它们这种免疫疗法并没有很好地发挥到什么作用,造成这种结果的原因有很多,其中一个很大的问题就是:CAR-T细胞会非常容易受到肿瘤微环境的免疫抑制。”

Kwong和他的合作者正在改变这种环境并对自身细胞进行一些改装,以改善CAR-T细胞对抗癌症的方式、增强它的治疗作用。为了更好地达到这一目的,他们在细胞上安装了一个基因开关,并研发了一个远程控制系统,这种系统可以将改装过的T细胞以更高的精准度运送到肿瘤入侵的微环境,这样就可以促使T细胞完美地杀死肿瘤并防止复发。他们将这一研究成果发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志一篇题目为“Enhanced intratumoural activity of CAR T cells engineered to produce immunomodulators under photothermal control”的文章中:

这项最新研究建立在该实验室研究远程控制细胞疗法的基础上,研究人员可以通过局部沉积的热量,精确定位肿瘤;无论这些肿瘤在体内的什么地方,这种方法都可以非常有效的达到精准定位的目的。Kwong说:“这种热量基本上激活了肿瘤内部的CAR-T细胞,克服了原先免疫抑制的障碍。在早期的研究中,研究人员没有对肿瘤进行临床治疗,但他们现在正在把这种新型免疫方法置于实验中。为了在老鼠的肿瘤中生成热量,他们从动物的身体外照射激光脉冲到肿瘤所在的位置。植入肿瘤的金制纳米棒将光波转化为局部的、温和的热量,并且将温度提高到了40-42摄氏度(相当于104-107.6华氏度),这种环境刚好足以激活T细胞的开关,又不至于伤害健康组织或T细胞。一旦T细胞的开关被激活,细胞就开始运转,从而不间断地增加着抗癌蛋白的表达。”

真正的新奇之处在于临床级CAR-T细胞的基因工程,这个团队在过去的三年一直在研究具有挑战力的工程。现在,除了研发这种能对热量产生反应的开关外,研究人员还对T细胞进行了一些升级,比如:重新连接它们以产生刺激免疫系统的分子。必须对这些工程蛋白(细胞因子和双特异性T细胞接合子)的本地化生产进行精准的控制。

这些抗癌蛋白确实可以很有效地刺激CAR-T细胞,但它们毒性太大,所以不能用于肿瘤外,也无法进行无法系统性地运输。但通过我们的方法,就可以安全地定位这些蛋白质。从这种新研发的方法中,我们可以克服之前在肿瘤治疗中的很多障碍,并且这一新方法的缺点还很少。最新的研究表明,运用这种精准的定位系统,小鼠的癌得到了治愈,不仅缩小了肿瘤,而且防止了复发,这对小鼠的长期健康存活起着关键的作用。进一步的研究将深入探究T细胞的额外剪裁和热量是如何在肿瘤部位沉积的,柔和的激光是用来加热肿瘤部位的,但在将来,当我们将这种技术运用到人类治疗时,这种情况也许就不一样了。

Kwong还说道:“我们将使用聚焦超声这种技术,这是对患者完全不具有入侵性的,可以靶向身体的任何部位。但是,缺点之一就是:激光的一个限制就是它不能很深入地穿透身体。所以,如果你有一个位于很深部位的恶性肿瘤,那这就将会变成一个困难。相信通过我们的后期研究,这些问题都会被我们很好的解决。”

来源:转化医学网
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