T-celler är ett av immunsystemets främsta vapen. De upptäcker kroppens celler infekterade med ett virus och utlöser deras ablation, effektivt dödar viruset. T-celler kan inte göra samma sak med cancerceller, dock, eftersom de inte känner igen dem som främmande celler och därför inte kan eliminera dem.

Men forskare har nyligen använt T-celler som konstruerats i laboratoriet för att bekämpa tumörer. Ändrad för att inkludera ytterligare funktioner, dessa immunceller kan jaga och döda cancerceller. Tyvärr, dock, sådana immuncellsterapier kan ha betydande biverkningar. Dessutom, produktionen av modifierade T-celler är tekniskt utmanande. Nu har ett team av forskare under ledning av ETH Professor Martin Fussenegger från Institutionen för biosystemvetenskap och teknik (D-BSSE) i Basel kommit fram till ett innovativt och förenklat tillvägagångssätt för att producera terapeutiskt effektiva syntetiska designerceller för att bekämpa cancer. Forskarna har byggt in ytterligare tre komponenter i mänskliga njurceller och (fett)stamceller, därigenom omvandlar dem till syntetiska designerceller som efterliknar T-celler.

En av komponenterna i syntetiska T-celler innebär att molekylära antenner sticker ut väl utanför membranet. Också inbäddade i cellmembranet finns antikroppar med specifika dockningsställen, som kan känna av cancercellens målstrukturer och binda till dem. Den tredje komponenten är ett gennätverk som genererar ett molekylkomplex. Detta molekylkomplex innefattar en molekylär "stridsspets" som penetrerar målcellens membran. Den är kopplad till en omvandlarmolekyl som aktiverar ett anticancerämne i tumörcellens inre.

Prekursorn för denna aktiva substans måste läggas till systemet externt. Cancerceller absorberar detta ämne, och omvandlarmodulen omvandlar den från ett inaktivt till inaktivt tillstånd. Cancercellerna spricker, den aktiva substansen frisätts och förstör andra tumörceller i "dödszonen" runt den syntetiska T-cellen. "Denna bystander-effekt gör våra syntetiska T-celler ännu mer effektiva, " förklarar professor Fussenegger.

Mekanisk avtryckare

Mekanismen som utlöser signalkaskaden som leder till att cancercellen förstörs är ny, och har en fysisk funktion:när den syntetiska T-cellen rör sig närmare målcellen, antennproteinerna spänns. Antennernas förankring djupt inne i cellen tappar därför kontakten med en molekylär switch som den tidigare blockerat. Som ett svar på "ON"-kommandot, en signalkaskad initieras som aktiverar produktionen av molekylkomplexet.

Den nya typen av konstgjorda T-celler har flera fördelar jämfört med nuvarande cancerbehandlingar. Medan kroppen under kemoterapi översvämmas med aktiva substanser för att döda så många celler som delar sig snabbt som möjligt på ett mycket oselektivt sätt, endast ett fåtal konstgjorda T-celler behövs i den nya behandlingen. Vad mer, dessa distribueras endast lokalt och på ett noggrant riktat sätt. "Våra innovativa T-celler kan upptäcka och döda metastaserande cancerceller i ett mycket tidigt skede, när andra behandlingar inte är effektiva, " säger professor Fussenegger. En annan fördel:"De konstgjorda T-cellerna fungerar helt oberoende av kroppens immunsystem, gör att den kan fortsätta att fungera helt normalt, så att färre biverkningar är troliga."

Dessutom, den modulära utformningen av systemet gör att det kan utökas. Forskare kan utrusta de artificiella mördarcellerna med olika typer av dockningsplatser som binder till andra typer av cancerceller. För den aktuella studien, precis publicerat i tidskriften Naturens kemiska biologi , forskare använde dockningsplatser som bara upptäcker en specifik typ av cancerceller från däggdjur. "Denna teknik ger oss en enorm grad av generalisering som inte kan uppnås med de äkta T-celler som används i nuvarande cancerterapier, " betonar Fussenegger.

Det är fortfarande inte klart om - och hur - detta system kommer att fungera i människokroppen. Än så länge, ETH-forskare har bara testat sina nya celler i cellkulturer. "För närvarande är vårt nya system fortfarande långt ifrån en terapeutisk tillämpning, " säger ETH-professorn. "Men jag tror att vi har öppnat en ny front i kampen mot cancer."