Kredit:Annelies Wauters
Med nanoteknik kan vi förstå, härma och modulera vårt immunsystem. För hennes Ph.D. forskning, har Annelies Wauters studerat hur små nanobärare kan användas för att kontrollera immunförsvaret och rikta in sig på och aktivera immunceller för att bekämpa cancerceller. Wauters försvarar sin avhandling den 3 december.
De senaste två åren har covid-19-pandemin gripit världen. Den snabba utvecklingen och produktionen av vacciner var, och är för närvarande, avgörande för ansträngningar att stävja spridningen av viruset och lätta på trycket på vårdinrättningar. Denna pandemi har tydligt visat vikten av vetenskaplig forskning inom medicin, och i synnerhet framsteg inom nanoteknik och immunsystemet.
Immunförsvaret hjälper till att skydda oss från patogener. Men ibland spelar immunförsvaret också en roll i fortskridande sjukdomar. Det är dock möjligt att stoppa detta genom att använda läkemedel som stärker eller dämpar immunförsvaret. Denna typ av behandling kallas immunterapi.
Tyvärr är vissa immunterapier inte alltid effektiva och leder ofta till oönskade biverkningar som hudutslag, lunginflammation och ovanliga autoimmuna reaktioner.
Nanobärare
Nanobärare, som är nanostrukturer utformade för att transportera material som läkemedel i kroppen, kan transportera läkemedel till specifika organ och celler i immunsystemet. Viktigt är att denna typ av tillvägagångssätt för nanoimmunterapi kan vara effektivare och säkrare än vanlig immunterapi eftersom den endast riktar sig mot cellerna av intresse.
Nyligen genomförda studier har visat att formen på nanobärare spelar en roll i deras interaktion med immunsystemet. Men djupgående studier som undersöker detta har inte utförts, delvis på grund av utmaningarna med att korrekt kontrollera konstruktionen av dessa nanobärare på nanoskala.
Utforskar nanobärarens form och storlek
För hennes Ph.D. avhandling, Annelies Wauters undersökte hur storleken och formen på nanobärare gjorda av biologiskt nedbrytbara polymerer kan påverka interaktioner med immunsystemet, och hur sådana nanobärare kan användas i nano-immunterapi.
För att undersöka påverkan av formen och storleken på nanobärare skapade Wauters, som utförde forskningen i Bio-Organic Chemistry Group som inkluderar Jan van Hest och Loai Abdelmohsen, ett minibibliotek med nanobärare som hon lade till speciella etiketter för att hjälpa till. spåra nanostrukturerna in vivo.
"Vi upptäckte att nanobärarnas morfologi var mycket viktig med hänsyn till hur nanobärarna fördelades i vävnad. Specifikt var vi intresserade av att titta på hur nanobärarna riktade in sig på immunorgan och -celler", säger Wauters.
Kredit:Shutterstock
Vakande immunceller för deras livs kamp
Efter att ha visat att nanobärarna kunde användas för att rikta in sig på specifika immunceller, beslutade Annelies Wauters och hennes medarbetare att använda partiklarna för att eliminera cancerceller.
"Ofta utvecklar cancerceller sätt att undvika immunsystemets försvar, som att stänga av immuncellerna helt. Så vi ville vända på cancercellerna", säger Wauters. "Med andra ord, vi ville kickstarta immuncellerna till handling."
Och det är precis vad Wauters och hennes kollegor gjorde, i samarbete med Mulder-labbet. De levererade ett immuncellaktiverande läkemedel i nanobärarna, som effektivt "väckte" immuncellerna. Med detta tillvägagångssätt kunde de bromsa tumörtillväxt i en murin modell. Dessutom tog de de första nyckelstegen mot fullständiga kliniska prövningar av nanobärarna genom att visa att de är effektiva och säkra i två icke-mänskliga primatmodeller.
Nanobärare som artificiella immunceller
Slutligen använde Wauters nanobärarna för att tillverka artificiella immunceller, som ger ett billigare och mindre invasivt alternativ till nuvarande cellbaserade immunterapier.
Med detta i åtanke utvecklade hon en metod för att placera viktiga immunoaktiva proteiner på ytan av nanobärarna på ett mycket kontrollerat sätt.
"Vi testade dessa artificiella immunceller för deras förmåga att aktivera mänskliga immunceller", påpekar Wauters. "Formen på nanobäraren och mängden proteiner på deras yta visade sig styra aktiveringen av immuncellerna."
Med denna forskning har Wauters lagt viktiga grunder för framtida forskning och tillämpningar av nano-immunterapier. "Nanobärarmetoden kan vara mycket viktig inte bara för cancerimmunterapi, utan också för behandling av autoimmuna sjukdomar eller hjärt- och kärlsjukdomar, och utvecklingen av vacciner", säger Wauters.
När det gäller nanobärarna kommer framtida forskning att utforska hur man kan använda dem för att leverera andra immunterapeutiska läkemedel, och även studera mer i detalj hur de läkemedel de bär kan påverka immunsystemet. Dessutom kommer de syntetiska immuncellerna att studeras in vivo.
Härnäst för Annelies Wauters är en postdoc-tjänst vid tumörimmunologiavdelningen vid Radboudumc där hon kommer att arbeta med den kliniska översättningen av syntetiska immunceller för cancerimmunterapi. "Jag är exalterad över detta nästa steg i min forskarkarriär och ser fram emot att utveckla nya immunterapier för att hjälpa till i kampen mot cancer", säger Wauters. + Utforska vidare
