Один из передовых методов лечения рака, который сегодня привлекает внимание исследователей, включает в себя сбор и перепрограммирование Т-клеток пациента — особого набора иммунных клеток — а затем их возвращение в организм для обнаружения и уничтожения раковых клеток. Хотя этот метод эффективен при распространенном раке крови, таком как лейкемия, он редко приводит к успеху при лечении солидных опухолей.
Теперь инженеры Стэнфордского университета разработали метод доставки, который повышает «силу атаки» модифицированных иммунных клеток , называемых Т-клетками с химерным антигенным рецептором (CAR). Исследователи добавляют клетки CAR-T и специализированные сигнальные белки к гидрогелю — наполненному водой гелю, который имеет общие характеристики с биологическими тканями — и вводят вещество рядом с опухолью. Согласно новому исследованию, опубликованному 8 апреля в журнале Science Advances , этот гель создает внутри организма временную среду, в которой иммунные клетки размножаются и активируются, готовясь к борьбе с раковыми клетками . Гель действует как дырявая ручка, которая выкачивает активированные CAR-T-клетки, чтобы непрерывно атаковать опухоль с течением времени.
«Большая часть области CAR-T-клеток сосредоточена на том, как сделать лучшие клетки сами по себе, но гораздо меньше внимания уделяется тому, как сделать клетки более эффективными, когда они находятся в организме», — сказал Эрик Аппель, доцент кафедры материаловедения и инженер в Стэнфорде и старший автор статьи. «Итак, то, что мы делаем, полностью дополняет все усилия по созданию лучших клеток».
Склеенные вместе
В настоящее время внутривенные (IV) инфузии являются основным способом введения CAR-T-клеток. В этом методе клетки попадают в кровоток и проходят через все тело. Но этот подход не идеален для лечения солидных опухолей, которые часто бывают плотными, существуют в определенных местах и имеют защиту, от которой можно спрятаться и отбиться от иммунных клеток.
«Это похоже на поле битвы, заполненное ужасными существами, пытающимися бороться с этими Т-клетками», — сказала Эбигейл Гросскопф, доктор философии. кандидат технических наук и ведущий автор исследования. «Поэтому клеткам CAR-T трудно проникнуть в эту опухоль, чтобы атаковать ее».
Чтобы активировать CAR-T-клетки достаточно сильно, чтобы уничтожить опухоль, клетки должны подвергаться длительному воздействию высокой концентрации специализированных сигнальных белков. Эти белки, называемые цитокинами, заставляют сконструированные иммунные клетки быстро размножаться и готовиться к уничтожению опухоли. Однако при системной доставке через капельницу количество цитокинов, необходимое для начала эффективной атаки, будет токсичным для других частей тела.
Вместо этого Гросскопф и ее коллеги создали гель, который может временно содержать цитокины и CAR-T-клетки рядом с опухолью. Иммунные клетки растут и размножаются там, внутри тела, и постоянно высвобождаются, чтобы бомбардировать раковые опухоли.
Гель состоит из воды и двух ингредиентов: полимера из целлюлозы, материала, содержащегося в растениях, и биоразлагаемых наночастиц. В сочетании эти два компонента связываются друг с другом, как молекулярная липучка — они стремятся склеиться, но их легко разорвать.
«Этот материал можно вводить через маленькие иглы», — сказал Гросскопф. «Тем не менее, после инъекции «липучка» снова находит себя и превращается в прочную гелевую структуру».
Сетчатая конфигурация геля сплетена достаточно плотно, чтобы предотвратить выскальзывание крошечных цитокинов. В то же время связи структуры достаточно слабы, чтобы CAR-T-клетки могли их разорвать и освободиться, когда будут готовы уничтожить раковые клетки .
Лечение опухолей у мышей
Определив наилучшую формулу геля для лечения рака, исследовательская группа испытала свой метод на мышах с опухолями.
Grosskopf обнаружил, что все экспериментальные животные, которым вводили гель, содержащий как CAR-T-клетки, так и цитокины, избавились от рака через 12 дней. Она и ее коллеги также пытались доставлять только CAR-T-клетки в геле, но у некоторых мышей опухоли исчезали медленнее или не исчезали вовсе. Лечение, проводимое внутривенно капельно или в физиологическом растворе, а не в геле, было еще менее эффективным в отношении опухолей.
Кроме того, гель не вызывал неблагоприятных воспалительных реакций у мышей и полностью разлагался в организме в течение нескольких недель.
Команда также попыталась ввести гель для лечения дальше от опухоли — на противоположной стороне тела мыши от раковой опухоли. Ко всеобщему удивлению, все опухоли животных все же исчезли, хотя это заняло примерно в два раза больше времени, чем при добавлении лечения рядом с опухолью.
«То, что мы оценивали, — это в первую очередь опухоли, рядом с которыми можно делать инъекции. Но, к сожалению, мы все еще не можем добраться до всех тканей в организме», — сказал Аппель. «Эта возможность вводить инъекции далеко от опухолей действительно открывает двери для возможного лечения любого количества солидных опухолей ».
Аппель говорит, что следующая серия экспериментов в его лаборатории будет способствовать дальнейшему изучению способности метода доставки геля лечить отдаленные опухоли.
В целом, это исследование предлагает простой и эффективный способ улучшить многообещающее лечение рака .
«Я думаю, что большое преимущество наших гелей заключается в том, что их легко сделать: вы смешиваете два компонента и делаете инъекцию», — сказал Гросскопф. «Нам нужно провести дополнительную доклиническую работу, но я думаю, что это многообещающе».
