Nanopartikel geben Immunzellen einen Schub

Anonim

Die Programmierung des körpereigenen Immunsystems, um Krebszellen anzugreifen, hat vielversprechende Ergebnisse bei der Behandlung von Blutkrebs wie Lymphom und Leukämie gezeigt. Diese Taktik hat sich für solide Tumore wie Brust- oder Lungenkrebs als schwieriger erwiesen, aber MIT-Forscher haben nun einen neuen Weg gefunden, die Immunantwort gegen solide Tumore zu verstärken.

Durch die Entwicklung von Nanopartikel- "Rucksäcken", die immunstimulierende Medikamente enthalten und direkt an T-Zellen binden, zeigten die MIT-Ingenieure in einer Studie an Mäusen, dass sie die Aktivität dieser T-Zellen ohne schädliche Nebenwirkungen verstärken können. Bei mehr als der Hälfte der behandelten Tiere verschwanden die Tumoren vollständig.

"Wir fanden heraus, dass Sie die Wirksamkeit der T-Zelltherapie mit Backpacked-Medikamenten, die den T-Zellen helfen zu überleben und effektiver zu funktionieren, wesentlich verbessern können. Noch wichtiger ist, dass wir ohne die Toxizität, die Sie bei der systemischen Injektion der Medikamente sehen, eine Wirkung erzielen "Darrell Irvine, Professor für Bioingenieurwesen und Materialwissenschaften und -technik, Mitglied des Koch-Instituts für Integrative Krebsforschung am MIT und leitender Autor der Studie.

Irvine ist einer der Mitbegründer einer Firma namens Torque Biotherapeutics, die plant, diesen Sommer mit klinischen Versuchen zu beginnen. Die Hauptautoren des Artikels, der in der Ausgabe von Nature Biotechnology vom 9. Juli erscheint, sind der ehemalige MIT-Postdoktorand Li Tang, der jetzt an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (EPFL) arbeitet, und der ehemalige MIT-Student Yiran Zheng.

Das Immunsystem nutzen

T-Zellen sind spezialisierte Immunzellen, die den Körper durchstreifen und infizierte Zellen identifizieren und töten. Krebsforscher sind seit langem fasziniert von der Möglichkeit, diese Immunzellen zu nutzen, um Tumore zu zerstören, durch einen Ansatz, der als adoptive T-Zelltherapie bezeichnet wird. Um dies zu erreichen, müssen Forscher in der Lage sein, große Populationen von T-Zellen zu schaffen, die einen Tumor erkennen und angreifen können.

"Die allgemeine Idee ist, eine große Anzahl von T-Zellen, die tumorspezifisch sind, aufzuwachsen und sie dann bei Patienten zu infundieren", sagt Irvine.

Forscher haben zwei Hauptwege entwickelt, um T-Zell-Populationen zu schaffen, die Tumore angreifen können. Eine besteht darin, tumorspezifische T-Zellen aus einer Tumorbiopsie zu entfernen, sie in einer Laborschale wachsen zu lassen und sie dann zu dem Patienten zurückzuführen. Die andere besteht darin, zirkulierende T-Zellen aus dem Blut des Patienten zu entnehmen und sie entweder genetisch so zu modifizieren, dass sie auf ein Protein auf der Oberfläche der Tumorzelle zielen, oder sie Tumorproteinen auszusetzen, in der Hoffnung, dass die T-Zellen gegen diese Proteine ​​aktiviert werden.

Diese Verfahren haben einige Erfolge gegen Lymphome und Leukämien gezeigt, aber es hat sich als schwierig erwiesen, eine starke Immunantwort gegen solide Tumore zu erzeugen. Forscher haben versucht, die Reaktion auf solide Tumore zu erhöhen, indem sie immunstimulierende Medikamente namens Zytokine zusammen mit den T-Zellen injiziert haben. Diese Arzneimittel haben jedoch schädliche Nebenwirkungen, einschließlich Entzündungen, da sie dazu neigen, jede T-Zelle, auf die sie stoßen, zu stimulieren. Dies begrenzt die Menge an Medikament, die gegeben werden kann.

Um das zu überwinden, haben Irvine und seine Kollegen an Techniken gearbeitet, um nur die tumorspezifischen T-Zellen zu stimulieren. Im Jahr 2010 berichteten sie über einen Weg, um winzige Kugeln, sogenannte Liposomen, an die Tumor-T-Zellen zu binden. Diese Liposomen tragen eine Cytokin-Nutzlast, die freigesetzt werden kann, um nur nahe gelegene T-Zellen zu stimulieren. Die Partikel konnten jedoch nur eine kleine Menge des Arzneimittels tragen, und sie begannen, das Arzneimittel freizusetzen, sobald die T-Zellen in den Körper injiziert worden waren.

Für die Studie "Nature Biotechnology" schufen die Forscher eine neue Art von Nanopartikeln, die das 100-fache des Wirkstoffs tragen können und erst nach dem Auftreffen der T-Zellen auf den Tumor freisetzen. Diese Partikel bestehen aus einem Gel, das aus Molekülen des Cytokins IL-15 besteht, die durch einen Vernetzer zusammengehalten werden, der nur dann abgebaut wird, wenn die T-Zelle, die die Partikel trägt, den Tumor erreicht und aktiviert wird. Diese Aktivierung wird durch eine chemische Veränderung der Oberfläche der T-Zellen signalisiert.

"Damit konnten wir die T-Zell-Aktivierung mit der Wirkstofffreisetzungsrate verknüpfen", sagt Irvine. "Die Nanogele lösen sich vorzugsweise auf, wenn sich die T-Zellen an Stellen befinden, an denen sie Tumorantigen sehen: im Tumor und in den tumorableitenden Lymphknoten. Das Medikament wird am besten dort freigesetzt, wo Sie es wollen und nicht bei einigen gesunden Gewebe, wo es Probleme verursachen könnte. "

Verbesserte Antwort

Die Forscher testeten diesen Ansatz bei Mäusen, deren T-Zellen genetisch verändert wurden, um einen T-Zell-Rezeptor zu exprimieren, der auf ein Protein abzielt, das in Melanom-Tumoren vorkommt. Bei etwa 60 Prozent der Mäuse war die Therapie so effektiv, dass die Tumoren nach mehreren Behandlungen vollständig verschwanden. Die Forscher zeigten auch, dass die Anlagerung der Nanopartikel an menschliche T-Zellen, die genetisch so verändert wurden, dass sie auf Glioblastom-Zellen abzielten, ihnen ermöglichte, Glioblastomzellen viel effektiver abzutöten.

Die Forscher fanden auch heraus, dass sie mit den Nanopartikeln den Mäusen achtmal so viel IL-15 ohne Nebenwirkungen geben konnten, verglichen mit der Injektion des Medikaments in den Körper.

Torque Biotherapeutics, das Unternehmen, das klinische Studien für diese Behandlung durchführt, plant, es in vielen verschiedenen Arten von Tumoren zu testen. Irvine sagt, die Hoffnung sei, dass dieser Ansatz für jeden soliden oder Blut-Tumor funktionieren könnte, solange es ein bekanntes Ziel gibt, das in die T-Zellen programmiert werden kann. Er plant jetzt zu untersuchen, ob andere Medikamente als IL-15 möglicherweise noch effektiver bei der Stimulation von T-Zellen sind.

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