Lichtgesteuerter Immunschalter kann zur Abtötung von Krebszellen eingesetzt werden

Kürzlich haben Forscher des Instituts für Verfahrenstechnik (IPE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (UCAS) eine neuartige Plattform für Ganztumorzellimpfstoffe (TCV) entwickelt, die eine optimale gepulste Wirkung erzielen kann Immunstärkung durch den Einsatz von Nahinfrarot-Beleuchtung (NIR) an der Impfstelle bei Bedarf entsprechend der Tumorprogression. Die Forschungsergebnisse wurden online in Nature Communications veröffentlicht.
Was ist ein Impfstoff gegen ganze Tumorzellen? Welche Vorteile hat der Impfstoff gegen ganze Tumorzellen gegenüber anderen Tumorimpfstoffen? Was sind die zukünftigen Anwendungsszenarien dieses Impfstoffs? Am 21. August interviewte ein Reporter von Science and Technology Daily die Experten, die diese Forschung durchgeführt haben.
Der Ganztumorzellimpfstoff hat das Potenzial einer individualisierten Präzisionstherapie
Tumorimpfstoffe gelten seit langem als vielversprechende Form der Tumorimmuntherapie, die das körpereigene Immunsystem zur Bekämpfung von Tumorzellen nutzen kann. Unter den Tumorimpfstoffen sind Ganztumorzellimpfstoffe eine klassische Form der individualisierten Tumorimmuntherapie.
„Konkret handelt es sich bei Impfstoffen gegen ganze Tumorzellen um Tumorimpfstoffe, die durch die Inaktivierung ganzer Tumorzellen mit physikalischen oder chemischen Mitteln gewonnen werden.“ Yanlin Lv, Co-Erstautor des Papiers und assoziierter Forscher am Institut für Verfahrenstechnik, sagte Reportern, dass die Inaktivierungsbehandlung dazu führt, dass Tumorzellen ihre intrinsische Tumorigenität verlieren, aber ihre Immunogenität behalten, sodass der gesamte Tumorzellimpfstoff über ein vollständiges Set verfügt tumorspezifische und tumorassoziierte Antigene, die eine spezifische Immunantwort des Körpers auslösen können.
Nach der Impfung werden die Tumorantigene des Impfstoffs freigesetzt, wodurch Antigen-präsentierende Zellen (eine Klasse von Immunzellen) diese erkennen, aufnehmen und präsentieren und dann das körpereigene Immunsystem aktivieren, um gezielt Tumorzellen abzutöten und so das Wachstum zu hemmen des Tumors oder die Beseitigung des Tumors.
Nach Ansicht von Lv Yanlin haben Impfstoffe gegen ganze Tumorzellen im Vergleich zu anderen Tumorimpfstoffen drei große Vorteile. „Erstens sind Ganztumorzellimpfstoffe im Hinblick auf die Herstellung einfache, kostengünstige und leicht zu beschaffende Rohstoffe; gleichzeitig enthalten Ganztumorzellimpfstoffe alle Antigene von Tumoren, wodurch das komplexe Verfahren der Identifizierung von Tumorantigenen vermieden werden kann.“ und kann eine multivalente Immunantwort auslösen, wodurch die Möglichkeit einer Immunflucht verringert wird.“ Darüber hinaus habe der Ganztumorzellimpfstoff ein größeres Potenzial für eine individualisierte Präzisionstherapie, da er tumorautologe Antigene enthält, sagte Lv Yanlin.
Allerdings hat alles zwei Seiten, und Impfstoffe gegen ganze Tumorzellen haben ihre Nachteile: Ihre Immunogenität ist schwach und die Immunreaktionen, die sie hervorrufen, variieren stark von Person zu Person. Daher besteht ein dringender Bedarf, durch interdisziplinäre interdisziplinäre Entwicklung neue Konzepte und Technologien zu entwickeln, um eine bedarfsgerechte Immunpotenzierung zu realisieren.
Unter der Leitung von Ma Guanghui, einem Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Forscher am Institut für Verfahrenstechnik, und Wei Wei, einem Forscher am Institut für Verfahrenstechnik, basierten die Forscher des Instituts auf der Forschungsgrundlage der Tumorimmuntherapie und biologische Darreichungsformtechnik seit vielen Jahren, führte gemeinsam mit Tian Zhiyuan, einem Professor der School of Chemical Sciences der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, gemeinschaftliche Forschung zu photofunktionellen Materialien und biomimetischer Darreichungsformtechnik durch.
Lösung der beiden Hauptprobleme der schwachen Immunogenität und der unkontrollierbaren In-vivo-Immunantwort
Meng Jiaqi, Co-Erstautor des Artikels und Doktorand an der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sprach über die Herstellung des gesamten Tumorzellimpfstoffs und gab dem Reporter eine detaillierte Beschreibung der Herstellung des inaktivierten Impfstoffs. Sie sagte: „Die Inaktivierung von Impfstoffen erfolgt normalerweise durch chemische Inaktivierung, physikalische Inaktivierung und andere Methoden. Die Kernidee besteht darin, die Proteinstruktur der Zelle zu zerstören, sodass sie ihre biologische Aktivität verliert. Die chemische Inaktivierung wird durch chemische Reagenzien erreicht, zu denen häufig verwendete chemische Reagenzien gehören.“ Formaldehydlösung usw.; die physikalische Inaktivierung erfolgt durch hohe Temperatur, ultraviolettes Licht, wiederholtes Einfrieren und Auftauen und andere physikalische Methoden zur Behandlung der Zellen.“
Meng Jiaqi erklärte, dass im Vorbereitungsprozess nach der Inaktivierung des herkömmlichen Impfstoffs gegen ganze Tumorzellen die Zellstruktur beschädigt werden kann und es zu Problemen wie dem Austreten oder Verlust von Antigenen kommen kann, was sich wiederum in einer schwachen Immunantwort im Körper äußert . Bei der Anwendung herkömmlicher Impfstoffe gegen ganze Tumorzellen besteht immer noch das Problem, dass sie eine schwache Immunantwort stimulieren, was sich hauptsächlich in der geringen Rekrutierungseffizienz von Antigen-präsentierenden Zellen, der schwachen Fähigkeit zur Antigen-Präsentation und der unkontrollierbaren Immunantwort widerspiegelt.
In dieser Forschungsarbeit entwickelten die Forscher einen speziellen Entwurf, um die oben genannten Probleme zu lösen. „Wir haben zunächst Nanopartikel mit photothermischen Effekten in Tumorzellen geladen und sie durch die Einwirkung von Nahinfrarotlicht dazu gebracht, Hitzeschockproteine ​​zu produzieren, die als endogene Immunadjuvanzien wirken können, um die Immunantwort zu verstärken.“ Dr. Powell, Co-Erstautor der Arbeit und Mitglied der School of Chemical Sciences der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte: „Anschließend inaktivierten wir die behandelten Tumorzellen durch Einfrieren und Auftauen, d. h. wir erhielten die.“ lichtkontrollierter Ganztumorzellimpfstoff (LN-TCV), der dafür sorgt, dass die tumorassoziierten Antigene vollständig erhalten bleiben.“
Nach einer einmaligen Impfung konnte das Forscherteam durch die Anwendung von Nahinfrarot-Laserbestrahlung an der Impfstelle eine lokal induzierte, milde Entzündungsreaktion erzeugen. Dieser Prozess fördert die Rekrutierung, Aktivierung und Präsentation dendritischer Zellen, die dann T-Zellen in den Lymphknoten für die anschließende Abtötung von Tumorzellen aktivieren.
Auf dieser Grundlage schlug das Forschungsteam zur Überwachung der Tumorwachstumsrate auch einen Indikator vor: Fluktuation der Tumorwachstumsrate (FTGR). Schwankungen der Tumorwachstumsrate können durch wiederholte Nahinfrarot-Laserbestrahlung an der Inokulationsstelle erreicht werden, was einen Standard für die sinnvolle Verstärkung der Immunantwort bei Bedarf bietet und es dem Pulsverstärker ermöglicht, sich genau an den Entwicklungsprozess des Tumors anzupassen.
Die Ergebnisse der fotokontrollierten Ganztumorzellimpfung sind immer noch Gegenstand der präklinischen Forschung
Laut Yanlin Lu löst diese Forschung das Problem der schwachen Immunogenität herkömmlicher Impfstoffe gegen ganze Tumorzellen sowie das Problem der unkontrollierbaren Immunantwort in vivo.
„Im Konstruktionsprozess des lichtgesteuerten Impfstoffs gegen ganze Tumorzellen haben wir die Produktion von endogenem Adjuvans durch photothermische Nanopartikelbeladung und Bestrahlung der Tumorzellen mit Nahinfrarotlasern induziert. Normalerweise werden endogene Adjuvantien durch Transgenese hergestellt, und unser Ansatz ist einfacher.“ , weniger zeitaufwändig und einfacher zu handhaben als der virusvermittelte Transgeneseprozess.“ sagte Yanlin Lu.
In der Zwischenzeit inaktivierte das Forscherteam die Tumorzellen zweimal, um sie einzufrieren und aufzutauen. Dadurch wurde einerseits sichergestellt, dass alle Tumor-assoziierten Antigene erhalten blieben und nicht austraten. Andererseits sorgte der auf diese Weise hergestellte Impfstoff dafür, dass die Tumorantigene über einen langen Zeitraum an der Impfstelle gelagert werden konnten.
Darüber hinaus ist der Einsatz von Nahinfrarotlicht, eine einfache und nicht-invasive Methode zur Manipulation der Immunantwort, eine wichtige Innovation dieser Studie.
„Nach einer einmaligen Verabreichung eines photokontrollierten Impfstoffs gegen ganze Tumorzellen führt die Bestrahlung der Impfstelle mit einem Nahinfrarotlaser zu einer lokalen Erwärmung, die ein lokal mildes Entzündungsumfeld schafft, das die Rekrutierung antigenpräsentierender Zellen fördert und das Ausmaß der Entzündung erhöht die Anti-Tumor-Immunantwort, und während die Anti-Tumor-Progression überwacht wird, kann die Impfstelle zum erforderlichen Zeitpunkt erneut mit Nahinfrarotlicht bestrahlt werden, um die Immunantwort weiter zu stimulieren, um eine Tumorunterdrückung oder -beseitigung zu erreichen.“ Powell erklärt.
Nach Ansicht von Yanlin Lu untersucht diese neue Impfstoffplattform für ganze Tumorzellen die Möglichkeit einer optischen Manipulation der Immunantwort, die ein großes Potenzial und gute Aussichten für die klinische Umsetzung bietet. „Diese Plattform bietet in Zukunft noch viel Raum für Entwicklung. Die Mikroumgebung des Tumors ist sehr komplex und wir können den Impfstoff von einer einzelnen Tumorzelle auf eine Vielzahl gemischter Zellen des Tumorgewebes erweitern, die möglicherweise das Immunsystem bereitstellen.“ mit einer reichhaltigeren Antigenbibliothek, die mehr Antigene enthält, was die Möglichkeit bietet, eine individuellere und stärkere Immunantwort zu aktivieren und so die therapeutische Wirkung weiter zu verbessern und zu verstärken.“ Sie sagte.
In Zukunft könnten Laser während der klinischen Übersetzung durch Leuchtdioden (LEDs) ersetzt werden, und Forscher könnten ferngesteuerte und tragbare Patch-LEDs entwickeln, um die Compliance des Patienten und die Manövrierfähigkeit des Klinikers weiter zu verbessern. Yanlin Lu sagte: „Wir können uns sogar eine Zukunft vorstellen, in der Patienten, die mit Ganztumorzellimpfstoffen geimpft wurden, bequem von zu Hause aus Telemedizin erhalten und mit Hilfe ihres Smartphones behandelt werden können, wodurch Immunreaktionen und personalisierte Medizin effektiv aktiviert werden.“ sofortiger Betrieb.“
Insbesondere betonten die Forscher auch, dass die Ergebnisse noch präklinisch seien und die tatsächliche klinische Wirksamkeit noch weiter überprüft werden müsse. Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version)