Lichtgestuurde immuunschakelaar kan worden gebruikt om kankercellen te doden

Onlangs hebben onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) en de Universiteit van Chinese Academie van Wetenschappen (UCAS) een nieuw platform voor hele tumorcelvaccins (TCV) gecreëerd, dat optimale gepulseerde vaccins kan bereiken. Verbetering van het immuunsysteem door de implementatie van nabij-infrarood (NIR) verlichting op de vaccinatieplaats op aanvraag, afhankelijk van de tumorprogressie. De onderzoeksresultaten zijn online gepubliceerd in Nature Communications.
Wat is een volledig tumorcelvaccin? Wat zijn de voordelen van vaccins met hele tumorcellen ten opzichte van andere tumorvaccins? Wat zijn de toekomstige toepassingsscenario’s van dit vaccin? Op 21 augustus interviewde een verslaggever van Science and Technology Daily de experts die dit onderzoek uitvoerden.
Hele-tumorcelvaccin heeft het potentieel van geïndividualiseerde precisietherapie
Tumorvaccins worden lange tijd beschouwd als een veelbelovende vorm van tumorimmunotherapie, waarbij het immuunsysteem van het lichaam kan worden gebruikt om tumorcellen te bestrijden. Onder de tumorvaccins zijn vaccins met hele tumorcellen een klassiek type geïndividualiseerde tumorimmunotherapie.
"Specifiek zijn hele tumorcelvaccins tumorvaccins die worden verkregen door hele tumorcellen te inactiveren met behulp van fysieke of chemische middelen." Yanlin Lv, co-eerste auteur van het artikel en geassocieerd onderzoeker aan het Institute of Process Engineering, vertelde verslaggevers dat de inactivatiebehandeling ervoor zorgt dat tumorcellen hun intrinsieke tumorigeniciteit verliezen, maar hun immunogeniciteit behouden, zodat het hele tumorcelvaccin een volledige set van tumorspecifieke en tumorgeassocieerde antigenen die een specifieke immuunrespons van het lichaam kunnen opwekken.
Na vaccinatie komen de tumorantigenen van het vaccin vrij, waardoor antigeenpresenterende cellen (een klasse van immuuncellen) worden aangezet om deze te herkennen, op te nemen en te presenteren, en vervolgens het immuunsysteem van het lichaam te activeren om tumorcellen specifiek te doden, waardoor de groei wordt geremd. van de tumor of het elimineren van de tumor.
Volgens Lv Yanlin hebben vaccins met hele tumorcellen, vergeleken met andere tumorvaccins, drie grote voordelen. "Ten eerste zijn vaccins voor hele tumorcellen wat betreft de bereiding eenvoudig, goedkoop en gemakkelijk te verkrijgen grondstoffen; tegelijkertijd bevatten vaccins voor hele tumorcellen alle antigenen van tumoren, waardoor de complexe procedure van het identificeren van tumorantigenen kan worden vermeden. en kan een multivalente immuunrespons opwekken, waardoor de mogelijkheid van immuunontsnapping wordt verkleind." Bovendien heeft het volledige tumorcelvaccin meer potentieel voor geïndividualiseerde precisietherapie omdat het autologe tumorantigenen bevat, zei Lv Yanlin.
Alles heeft echter twee kanten, en hele-tumorcelvaccins hebben hun nadelen: hun immunogeniciteit is zwak en de immuunreacties die ze uitlokken variëren sterk van individu tot individu. Daarom is er een dringende behoefte aan het ontwikkelen van nieuwe concepten en technologieën door middel van interdisciplinaire, interdisciplinaire ontwikkeling om on-demand immuunpotentiëring te realiseren.
Onder leiding van Ma Guanghui, een academicus van de Chinese Academie van Wetenschappen en onderzoeker van het Institute of Process Engineering, en Wei Wei, een onderzoeker van het Institute of Process Engineering, de onderzoekers van het Instituut, gebaseerd op de onderzoeksbasis van tumorimmunotherapie en biologische doseringsvormtechniek gedurende vele jaren, cross-collaboratief onderzoek uitgevoerd naar foto-functionele materialen en biomimetische doseringsvormtechniek met Tian Zhiyuan, een professor aan de School of Chemical Sciences van de University of Chinese Academy of Sciences.
Het oplossen van de twee belangrijkste problemen van zwakke immunogeniciteit en oncontroleerbare in vivo immuunrespons
Over de bereiding van het volledige tumorcelvaccin gesproken, gaf Meng Jiaqi, de co-eerste auteur van het artikel en een doctoraalstudent aan de Universiteit van de Chinese Academie van Wetenschappen, de verslaggever een gedetailleerde beschrijving van de bereiding van het geïnactiveerde vaccin. Ze zei: "Vaccin-inactivatie heeft meestal chemische inactivatie, fysieke inactivatie en andere manieren. Het kernidee is om de eiwitstructuur van de cel te vernietigen, zodat deze de biologische activiteit verliest. Chemische inactivatie wordt bereikt door middel van chemische reagentia, veelgebruikte chemische reagentia omvatten formaldehyde-oplossing, enz.; fysieke inactivatie gebeurt door middel van hoge temperaturen, ultraviolet licht, herhaaldelijk invriezen en ontdooien, en andere fysieke methoden om met de cellen om te gaan.
Meng Jiaqi legde uit dat tijdens het bereidingsproces, nadat het traditionele hele-tumorcelvaccin is geïnactiveerd, de celstructuur kan worden beschadigd. Er zijn problemen zoals antigeenlekkage of -verlies, wat zich op zijn beurt manifesteert in het veroorzaken van een zwakke immuunrespons in het lichaam. . Tijdens het gebruik hebben traditionele vaccins met hele tumorcellen nog steeds het probleem van het stimuleren van een zwakke immuunrespons, wat voornamelijk tot uiting komt in de lage rekruteringsefficiëntie van antigeenpresenterende cellen, het zwakke antigeenpresenterende vermogen en de oncontroleerbare immuunrespons.
In dit onderzoekswerk hebben de onderzoekers een speciaal ontwerp gemaakt om bovenstaande problemen op te lossen. "We hebben eerst nanodeeltjes met fotothermische effecten in tumorcellen geladen en ze ertoe aangezet hitteschokeiwitten te produceren door blootstelling aan nabij-infrarood licht, die kunnen fungeren als endogene immuunadjuvantia om de immuunrespons te versterken." Dr. Powell, co-eerste auteur van het artikel en lid van de School of Chemical Sciences van de University of Chinese Academy of Sciences, zei: “Daarna hebben we de behandelde tumorcellen geïnactiveerd door te bevriezen en te ontdooien, dat wil zeggen dat we de lichtgecontroleerd hele-tumorcelvaccin (LN-TCV), dat ervoor zorgt dat de tumor-geassocieerde antigenen in hun geheel behouden kunnen blijven.”
Na een enkele vaccinatie-immunisatie kon het onderzoeksteam een ​​lokaal geïnduceerde, milde ontstekingsreactie genereren door nabij-infrarood laserstraling op de vaccinatieplaats toe te passen. Dit proces bevordert de rekrutering, activering en presentatie van dendritische cellen, die vervolgens T-cellen in de lymfeklieren activeren voor daaropvolgende tumorceldoding.
Op basis hiervan heeft het onderzoeksteam, om de snelheid van de tumorgroei te volgen, ook een indicator voorgesteld: Fluctuatie in de tumorgroeisnelheid (FTGR). Fluctuaties in de groeisnelheid van de tumor kunnen worden bereikt door herhaalde nabij-infraroodlaserbestraling op de inentingsplaats, wat een standaard biedt voor het op verzoek redelijk versterken van de immuunrespons, waardoor de pulsversterker nauwkeurig kan worden aangepast aan het ontwikkelingsproces van de tumor.
Fotogecontroleerde vaccinresultaten met hele tumorcellen behoren nog steeds tot preklinisch onderzoek
Volgens Yanlin Lu lost dit onderzoek het probleem op van de zwakke immunogeniciteit van traditionele vaccins met hele tumorcellen, evenals het probleem van de oncontroleerbare immuunrespons in vivo.
"Tijdens het constructieproces van het fotogestuurde vaccin voor hele tumorcellen hebben we de productie van endogeen adjuvans geïnduceerd door fotothermische nanodeeltjes te laden en de tumorcellen te bestralen met nabij-infraroodlaser. Meestal worden endogene adjuvantia geproduceerd door transgenese, en onze aanpak is eenvoudiger , minder tijdrovend en gemakkelijker te hanteren dan het virusgemedieerde transgeneseproces." zei Yanlin Lu.
Ondertussen gebruikte het onderzoeksteam twee keer bevriezen en ontdooien om de tumorcellen te inactiveren, wat er enerzijds voor zorgde dat alle tumor-geassocieerde antigenen konden worden vastgehouden en niet lekten; aan de andere kant zorgde het volgens deze methode bereide vaccin ervoor dat de tumorantigenen gedurende een lange periode op de vaccinatieplaats konden worden bewaard.
Bovendien is het gebruik van nabij-infraroodlicht, een eenvoudige en niet-invasieve methode om de immuunrespons te manipuleren, een belangrijke innovatie van deze studie.
"Na een enkele toediening van een fotogecontroleerd vaccin voor hele tumorcellen induceert bestraling van de vaccinatieplaats met een nabij-infraroodlaser lokale verwarming, waardoor een lokale milde ontstekingsomgeving ontstaat, die de rekrutering van antigeenpresenterende cellen bevordert en de omvang van de ziekte vergroot." de anti-tumor immuunrespons, en naarmate de anti-tumor progressie wordt gevolgd, kan de vaccinplaats op het noodzakelijke moment opnieuw worden bestraald met nabij-infrarood licht om de immuunrespons verder te stimuleren om tumoronderdrukking of -klaring te bereiken." Powell legt het uit.
Volgens Yanlin Lu onderzoekt dit nieuwe vaccinplatform voor hele tumorcellen de haalbaarheid van het optisch manipuleren van de immuunrespons, wat een groot potentieel en goede vooruitzichten heeft voor klinische vertaling. “In de toekomst heeft dit platform veel ruimte voor ontwikkeling. De micro-omgeving van de tumor is zeer complex en we kunnen het vaccin uitbreiden van een enkele tumorcel naar een verscheidenheid aan gemengde cellen van het tumorweefsel, die het immuunsysteem kunnen voorzien met een rijkere antigeenbibliotheek die meer antigenen bevat, wat de mogelijkheid biedt om een ​​meer geïndividualiseerde en sterkere immuunrespons te activeren, waardoor het therapeutische effect verder wordt verbeterd en versterkt." Ze zei.
In de toekomst kunnen lasers tijdens klinische vertalingen worden vervangen door light-emitting diodes (LED's), en kunnen onderzoekers op afstand bestuurbare en draagbare patch-LED's ontwerpen om de therapietrouw van de patiënt en de manoeuvreerbaarheid van de arts verder te verbeteren. Yanlin Lu zei: “We kunnen ons zelfs een toekomst voorstellen waarin patiënten die zijn gevaccineerd met vaccins op hele tumorcellen telegeneeskunde kunnen ontvangen vanuit het comfort van hun huis en kunnen worden behandeld met behulp van hun smartphones, waardoor immuunreacties en gepersonaliseerde geneeskunde op een effectieve manier worden geactiveerd. onmiddellijke werking.”
De onderzoekers benadrukten met name ook dat de bevindingen nog steeds preklinisch zijn en dat de daadwerkelijke klinische werkzaamheid nog verder moet worden geverifieerd. Vertaald met www.DeepL.com/Translator (gratis versie)