Иммунотерапия произвела революцию в лечении рака, используя собственную иммунную систему организма для борьбы с болезнью. Однако многие искусственно созданные иммунные клетки быстро теряют свою силу после попадания в организм, особенно внутри опухолей, которые активно подавляют иммунную активность. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали имплантируемое устройство, которое действует как центр поддержки для этих клеток, помогая им оставаться активными и продолжать атаковать рак. Исследование, демонстрирующее эффективность платформы на образцах меланомы и лимфомы человека, а также в лабораторных культурах, опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.

Как работает «станция зарядки» сотовых телефонов

Клетки CAR-iNKT ( химерные антигенные рецепторы-инвариантные естественные киллерные Т-клетки ) показали многообещающие результаты в ранних исследованиях, особенно в борьбе с солидными опухолями, с которыми традиционная CAR-T-терапия с трудом справляется. Однако эти клетки часто теряют свою эффективность после введения в организм пациента. Команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала систему, которая функционирует как зарядная станция для этих иммунных клеток. После имплантации рядом с опухолью она привлекает клетки CAR-iNKT, которые были модифицированы для распознавания раковых клеток.

В основе этого подхода лежат крошечные биомиметические частицы, разработанные для имитации сигналов активации iNKT-клеток.

«Именно эти сконструированные микрочастицы служат источником подзарядки для CAR-iNKT-клеток, позволяя им снова перейти в режим атаки», — сказал соруководитель исследования Сонг Ли, профессор биоинженерии в Инженерной школе имени Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Вместо однократного усиления, устройство обеспечивает устойчивые сигналы, которые помогают клеткам оставаться активными, размножаться и формировать долговременную память».

Микрочастицы используют молекулу, называемую антигеном TCR , для реактивации иммунных клеток. Они также покрыты капсулами, содержащими сигнальный белок IL-15, который поддерживает пролиферацию клеток.

«По своей концепции это похоже на подключение телефона к зарядному кабелю», — сказал первый автор исследования Ян-Руиде «Чарли» Ли, научный сотрудник в области микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «В этом случае клетки CAR-iNKT соединяются с антигеном TCR, который запускает серию молекулярных сигналов, активирующих их и отправляющих обратно уничтожать раковые клетки».

Системное воздействие и будущий потенциал

В ходе экспериментов исследователи заметили, что эффект был системным : обновленные иммунные клетки циркулировали в кровотоке и уничтожали раковые клетки по всему организму.

«Этот подход значительно повышает устойчивость и эффективность ответов CAR-iNKT-клеток как в моделях солидных опухолей, так и в моделях системного рака крови, предлагая новую стратегию для усиления клеточной терапии рака и расширения ее клинического потенциала», — сказала соруководитель исследования Лили Ян, профессор микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Разработка системы требовала тщательного баланса. Слишком сильная стимуляция может истощить иммунные клетки, в то время как недостаточная поддержка приводит к их быстрому угасанию. Исследователи потратили значительное время на оптимизацию силы активационных сигналов, количества высвобождаемого белка, поддерживающего рост, и даже физических свойств самого материала, чтобы поддерживать необходимый уровень иммунной активности.

Не менее важным было локализовать эти сигналы. Предыдущие стратегии, основанные на применении лекарств или иммуностимулирующих белков, циркулирующих по всему организму, могли вызывать вредные побочные эффекты. Концентрируя сигналы в небольшом имплантированном участке рядом с опухолью, новый подход направлен на поддержку иммунных клеток без воздействия на весь организм высоких уровней иммуноактивирующих молекул.

В доклинических исследованиях платформа продемонстрировала многообещающую биосовместимость. Команда продолжает совершенствовать систему и изучать, как она может поддерживать другие виды иммунотерапии рака.