Επιστήμονες ανέπτυξαν έναν τεχνητό λεμφαδένα με δυνατότητα θεραπείας του καρκίνου, σύμφωνα με μια νέα μελέτη σε ποντίκια και ανθρώπινα κύτταρα.
Ο πρόσφατα αναπτυγμένος λεμφαδένας - ένας σάκος γεμάτος με συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος - εμφυτεύεται κάτω από το δέρμα. Έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί ως κόμβος μάθησης και διεγέρτης για να διδάξει τα Τ κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος να αναγνωρίζουν και να σκοτώνουν τα καρκινικά κύτταρα.
Οι λεμφαδένες - μικροσκοπικοί αδένες σε όλο το σώμα, κυρίως στον λαιμό, τις μασχάλες και τη βουβωνική χώρα - αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ποντικών και των ανθρώπων.
Αριθμούνται σε εκατοντάδες, έτσι ώστε τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος σε μια περιοχή του σώματος να μην χρειάζεται να ταξιδέψουν μακριά για να ειδοποιήσουν το ανοσοποιητικό σύστημα για επικείμενο κίνδυνο.
«Είναι ένα σημείο όπου τα Τ κύτταρα, βρίσκονται σε λήθαργο, περιμένουν να ενεργοποιηθούν για να καταπολεμήσουν λοιμώξεις ή άλλα μη φυσιολογικά κύτταρα», λέει η Natalie Livingston, επί του παρόντος μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης και πρώτη συγγραφέας της μελέτης η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Advanced Materials .
«Επειδή οι καρκίνοι μπορούν να ξεγελάσουν τα Τ κύτταρα για να παραμείνουν αδρανείς, ο τεχνητός λεμφαδένας σχεδιάστηκε για να ενημερώνει και να ενεργοποιεί τα Τ κύτταρα που εγχέονται παράλληλα με τον λεμφαδένα».
Για να δημιουργήσουν τον τεχνητό λεμφαδένα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν υαλουρονικό οξύ, μια ενυδατική ουσία που χρησιμοποιείται συνήθως σε καλλυντικά και λοσιόν και βρίσκεται φυσικά στο δέρμα και τις αρθρώσεις του σώματος.
Λόγω των ιδιοτήτων του, το υαλουρονικό οξύ χρησιμοποιείται συχνά σε βιοδιασπώμενα υλικά, όπως επιθέματα επούλωσης πληγών που προορίζονται να εμφυτευθούν ή να εφαρμοστούν στο σώμα. Μεταξύ αυτών των ιδιοτήτων, το υαλουρονικό οξύ μπορεί να συνδεθεί με τα Τ κύτταρα μέσω ενός υποδοχέα κυτταρικής επιφάνειας.
Ο τεχνητός λεμφαδένας που προκύπτει έχει μέγεθος περίπου 150 μικρά, περίπου διπλάσιο από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Είναι αρκετά μικρό ώστε να παραμένει κάτω από το δέρμα και αρκετά μεγάλο για να μην παρασυρθεί στην κυκλοφορία του αίματος.
«Ένα πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης σε σχέση με άλλες θεραπείες που βασίζονται σε κύτταρα όπως το CAR-T είναι τα λιγότερα βήματα παραγωγής», λέει ο Jonathan Schneck, καθηγητής παθολογίας, ιατρικής και ογκολογίας στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, και μέλος του Institute for Cell Engineering, του Kimmel Cancer Center και του Institute for Nanobiotechnology.
Οι τρέχουσες θεραπείες που βασίζονται σε κύτταρα απαιτούν την εξαγωγή Τ-λεμφοκυττάρων από έναν ασθενή, τον χειρισμό τους έξω από το σώμα για την αναγνώριση ενός συγκεκριμένου τύπου καρκίνου και την ένεση τους πίσω στον ασθενή.
«Στην προσέγγισή μας, εγχύουμε Τ κύτταρα μαζί με έναν τεχνητό λεμφαδένα και τα Τ κύτταρα προετοιμάζονται και εκπαιδεύονται από τον τεχνητό λεμφαδένα στο εσωτερικό του σώματος. Στη συνέχεια, τα Τ κύτταρα μπορούν να ταξιδέψουν οπουδήποτε για να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα», λέει ο Schneck, ο οποίος ηγήθηκε της ερευνητικής ομάδας, μαζί με τον Hai-Quan Mao, διευθυντή του Ινστιτούτου Νανοβιοτεχνολογίας του Johns Hopkins.
Οι Livingston, Schneck και οι συνεργάτες του εξέτασαν τον τεχνητό λεμφαδένα σε ποντίκια που εμφυτεύτηκαν είτε με μελάνωμα είτε με καρκίνο του παχέος εντέρου. Έξι ημέρες μετά την εμφύτευση των όγκων, τα ποντίκια έλαβαν ενέσεις του τεχνητού λεμφαδένα και των Τ κυττάρων.
Οι ερευνητές συνέκριναν αυτά τα ποντίκια με αυτά που έλαβαν μόνο τον τεχνητό λεμφαδένα, αυτά που έλαβαν μόνο Τ κύτταρα (τα οποία δεν έχουν ενεργοποιηθεί από τον τεχνητό λεμφαδένα) και αυτά που έλαβαν Τ κύτταρα σε συνδυασμό με μια κατηγορία φαρμάκου ανοσοθεραπείας που ονομάζεται αντι-PD-1. .
Εννέα ημέρες αργότερα, τα ποντίκια με μελάνωμα και καρκίνους του παχέος εντέρου που έλαβαν συνδυασμό του τεχνητού λεμφαδένα, των Τ κυττάρων και του φαρμάκου anti-PD-1 είχαν τα καλύτερα ποσοστά επιβίωσης (τρία από τα επτά ποντίκια ήταν ακόμα ζωντανά στις 33 ημέρες). σε σύγκριση με άλλες ομάδες που έζησαν μόνο περίπου 26 ημέρες. Αυτή η ομάδα ποντικών είχε επίσης τον πιο αργό ρυθμό ανάπτυξης καρκίνου. Χρειάστηκαν πέντε έως 10 ημέρες περισσότερο για να διπλασιαστούν σε μέγεθος οι καρκίνοι τους από τις άλλες ομάδες.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι ο τεχνητός λεμφαδένας προσέλκυσε μια εισροή άλλων ανοσοκυττάρων και λειτουργεί ως «ανοσολογικά ενεργή θέση» για να βοηθήσει στην περαιτέρω τόνωση του ανοσοποιητικού συστήματος. Όταν τα Τ κύτταρα εγχύθηκαν στα ποντίκια παράλληλα με τον τεχνητό λεμφαδένα, ο αριθμός των Τ κυττάρων αυξήθηκε έως και εννέα φορές περισσότερο.
Ο Livingston λέει ότι η προσέγγιση των τεχνητών λεμφαδένων είναι διαφορετική από ένα εμβόλιο κατά του καρκίνου, το οποίο συνήθως ενεργοποιεί ένα δενδριτικό κύτταρο , ένα συστατικό του ανοσοποιητικού συστήματος που διδάσκει στα Τ κύτταρα τι να αναζητούν. Τα άτομα με καρκίνο συχνά αναπτύσσουν δυσλειτουργικά δενδριτικά κύτταρα και ο τεχνητός λεμφαδένας παραλείπει το δενδριτικό κύτταρο για να ενεργοποιήσει άμεσα τα Τ κύτταρα.
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να διεξαγάγει πρόσθετες εργαστηριακές μελέτες για να προσθέσει περισσότερα μόρια ανοσολογικής σηματοδότησης στον λεμφαδένα και να στρατολογήσει περισσότερα από τα ανοσοκύτταρα του ξενιστή στο περιβάλλον των τεχνητών λεμφαδένων.
Οι ερευνητές έχουν υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που περιλαμβάνει την τεχνολογία που περιγράφεται στην έρευνά τους.