Forskare vid Fred Hutchinson Cancer Research Center har utvecklat biologiskt nedbrytbara nanopartiklar som kan användas för att genetiskt programmera immunceller för att känna igen och förstöra cancerceller - medan immuncellerna fortfarande finns inne i kroppen.
I en princip-bevisstudie som ska publiceras 17 april Naturnanoteknik , laget visade att nanopartikelprogrammerade immunceller, kallas T -celler, kan snabbt rensa eller bromsa utvecklingen av leukemi i en musmodell.
"Vår teknik är den första vi vet om för att snabbt programmera in tumörigenkänningsförmåga i T-celler utan att extrahera dem för laboratoriemanipulation, "sa Fred Hutchs doktor Matthias Stephan, studiens seniorförfattare. "De omprogrammerade cellerna börjar fungera inom 24 till 48 timmar och fortsätter att producera dessa receptorer i veckor. Detta tyder på att vår teknik har potential att låta immunsystemet snabbt montera ett tillräckligt starkt svar för att förstöra cancerceller innan sjukdomen blir dödlig . "
Cellulära immunterapier har visat lovande i kliniska prövningar, men utmaningar återstår att göra dem mer allmänt tillgängliga och att kunna distribuera dem snabbt. För närvarande, det tar vanligtvis ett par veckor att förbereda dessa behandlingar:T -cellerna måste avlägsnas från patienten och genetiskt manipuleras och odlas i speciella cellbehandlingsanläggningar innan de infunderas tillbaka i patienten. Dessa nya nanopartiklar kan eliminera behovet av sådana dyra och tidskrävande steg.
Även om hans T-cell-programmeringsmetod fortfarande ligger flera steg från kliniken, Stephan föreställer sig en framtid där nanopartiklar omvandlar cellbaserade immunterapier-vare sig det gäller cancer eller infektionssjukdom-till en lättadministrerad, hyllbehandling som finns överallt.
"Jag har aldrig haft cancer, men om jag fick en cancerdiagnos skulle jag vilja börja behandlingen direkt, "Stephan sa." Jag vill göra cellulär immunterapi till ett behandlingsalternativ dagen för diagnos och få det att göras i en poliklinisk miljö nära där människor bor. "
Kroppen som ett genteknisk laboratorium
Stephan skapade sina T-cell homing nanopartiklar som ett sätt att föra kraften i cellulär cancerimmunterapi till fler människor.
I hans metod, de mödosamma, tidskrävande T-cell programmeringssteg sker alla i kroppen, skapa en potentiell armé av "seriemördare" inom några dagar.
Som rapporterats i den nya studien, Stephan och hans team utvecklade biologiskt nedbrytbara nanopartiklar som förvandlade T -celler till CAR T -celler, en särskild typ av cellulär immunterapi som har gett lovande resultat mot leukemi i kliniska prövningar.
Forskarna utformade nanopartiklarna för att bära gener som kodar för chimära antigenreceptorer, eller bilar, det målet och eliminera cancer. De märkte också nanopartiklarna med molekyler som får dem att fastna som grader på T -celler, som uppslukar nanopartiklarna. Cellens interna trafiksystem leder sedan nanopartikeln till kärnan, och det löser sig.
Studien ger princip-bevis för att nanopartiklarna kan utbilda immunsystemet för att rikta cancerceller. Stephan och hans team utformade de nya CAR -generna för att integreras i kromosomer inrymda i kärnan, gör det möjligt för T -celler att börja avkoda de nya generna och producera CAR inom bara en eller två dagar.
När laget bestämde att deras bilbärande nanopartiklar omprogrammerade en märkbar procent av T-celler, de testade sin effekt. Med hjälp av en preklinisk musmodell för leukemi, Stephan och hans kollegor jämförde sin nanopartikelprogrammeringsstrategi mot kemoterapi följt av en infusion av T-celler programmerade i laboratoriet för att uttrycka CAR, som efterliknar aktuell CAR-T-cellterapi.
De nanopartikelprogrammerade CAR-T-cellerna höll sina egna mot de infunderade CAR-T-cellerna. Behandling med nanopartiklar eller infunderade CAR-T-celler förbättrade överlevnaden i genomsnitt 58 dagar, från en medianöverlevnad på cirka två veckor.
Studien finansierades av Fred Hutch's Immunotherapy Initiative, Leukemia &Lymphoma Society, Phi Beta Psi Sorority, National Science Foundation och National Cancer Institute.
Nästa steg och andra applikationer
Stephans nanopartiklar måste fortfarande rensa flera hinder innan de kommer nära mänskliga prövningar. Han driver nya strategier för att göra genleverans-och-uttryckssystemet säkert hos människor och arbetar med företag som har kapacitet att producera kliniska nanopartiklar. Dessutom, Stephan har siktat på att behandla solida tumörer och samarbetar för detta ändamål med flera forskargrupper på Fred Hutch.
Och, han sa, immunterapi kan bara vara början. I teorin, nanopartiklar kan modifieras för att tillgodose behoven hos patienter vars immunsystem behöver öka, men vem kan inte vänta i flera månader på att ett konventionellt vaccin startar.
"Vi hoppas att detta kan användas för infektionssjukdomar som hepatit eller HIV, "Sade Stephan. Denna metod kan vara ett sätt att" ge patienter receptorer som de inte har i sin egen kropp, "förklarade han." Du behöver bara ett litet antal programmerade T -celler för att skydda mot ett virus. "
