Ljuskontrollerad immunbrytare kan användas för att döda cancerceller

Nyligen har forskare från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) och University of Chinese Academy of Sciences (UCAS) skapat en ny plattform för heltumörcellsvaccin (TCV) som kan uppnå optimal pulsering immunförstärkning genom implementering av nära-infraröd (NIR) belysning vid vaccinationsplatsen på begäran i enlighet med tumörens utveckling. Forskningsresultaten har publicerats online i Nature Communications.
Vad är ett heltumörcellsvaccin? Vilka är fördelarna med heltumörcellsvaccin framför andra tumörvacciner? Vilka är de framtida tillämpningsscenarierna för detta vaccin? Den 21 augusti intervjuade en reporter från Science and Technology Daily experterna som utförde denna forskning.
Heltumörcellsvaccin har potentialen för individualiserad precisionsterapi
Tumörvaccin har länge ansetts vara en lovande form av tumörimmunterapi, som kan använda kroppens immunförsvar för att bekämpa tumörceller. Bland tumörvacciner är heltumörcellsvacciner en klassisk typ av individualiserad tumörimmunterapi.
"Särskilt är hela tumörcellsvacciner tumörvacciner som erhålls genom att inaktivera hela tumörceller med fysiska eller kemiska metoder." Yanlin Lv, medförfattare till uppsatsen och biträdande forskare vid Institute of Process Engineering, sa till reportrar att inaktiveringsbehandlingen gör att tumörceller förlorar sin inneboende tumörframkallande förmåga men behåller sin immunogenicitet, så hela tumörcellsvaccinet har en komplett uppsättning av tumörspecifika och tumörassocierade antigener som kan framkalla ett specifikt immunsvar från kroppen.
Efter vaccination kommer vaccinets tumörantigener att frigöras, vilket inducerar antigenpresenterande celler (en klass av immunceller) att känna igen, ta upp och presentera dem, och sedan aktivera kroppens immunsystem för att specifikt döda tumörceller, och därmed hämma tillväxten av tumören eller eliminering av tumören.
Enligt Lv Yanlins åsikt har heltumörcellsvacciner tre stora fördelar jämfört med andra tumörvacciner. "För det första, när det gäller förberedelser, är hela tumörcellsvacciner enkla, billiga och lätta att få fram råvaror; samtidigt innehåller hela tumörcellsvacciner alla antigener från tumörer, vilket kan undvika den komplexa proceduren att identifiera tumörantigener, och kan inducera ett multivalent immunsvar, vilket minskar möjligheten för immunflykt." Dessutom har hela tumörcellsvaccinet större potential för individualiserad precisionsterapi eftersom det innehåller autologa tumörantigener, sa Lv Yanlin.
Det finns dock två sidor av allt, och hela tumörcellsvacciner har sina nackdelar: deras immunogenicitet är svag och immunsvaren de framkallar varierar mycket från en individ till en annan. Därför finns det ett akut behov av att utveckla nya koncept och teknologier genom tvärvetenskaplig tvärvetenskaplig utveckling för att realisera on-demand immunpotentiering.
Leds av Ma Guanghui, en akademiker vid den kinesiska vetenskapsakademin och en forskare vid Institute of Process Engineering, och Wei Wei, en forskare vid Institute of Process Engineering, forskarna vid institutet, baserat på forskningsgrunden för tumörimmunterapi och biologisk doseringsformsteknik under många år, genomfört tvärsamarbete om fotofunktionella material och biomimetisk doseringsformsteknik med Tian Zhiyuan, professor vid School of Chemical Sciences vid University of Chinese Academy of Sciences.
Löser de två stora problemen med svag immunogenicitet och okontrollerbar in vivo immunrespons
När han pratade om beredningen av hela tumörcellsvaccinet, gav Meng Jiaqi, den första författaren till artikeln och doktorand vid University of Chinese Academy of Sciences, reportern en detaljerad beskrivning av beredningen av det inaktiverade vaccinet. Hon sa, "Vaccininaktivering har vanligtvis kemisk inaktivering, fysisk inaktivering och andra sätt, kärnidén är att förstöra cellens proteinstruktur, så att den förlorar biologisk aktivitet. Kemisk inaktivering åstadkoms genom kemiska reagenser, vanliga kemiska reagenser är bl.a. formaldehydlösning, etc.; fysisk inaktivering görs genom hög temperatur, ultraviolett ljus, upprepad frysning och upptining och andra fysiska metoder för att hantera cellerna."
Meng Jiaqi förklarade att i förberedelseprocessen, efter att det traditionella heltumörcellsvaccinet inaktiverats, kan cellstrukturen skadas, det finns problem som antigenläckage eller förlust, vilket i sin tur manifesteras i att orsaka ett svagt immunsvar i kroppen . Under användningsprocessen har traditionella heltumörcellsvacciner fortfarande problemet med att stimulera ett svagt immunsvar, vilket främst återspeglas i den låga rekryteringseffektiviteten hos antigenpresenterande celler, svag antigenpresenterande förmåga och okontrollerbar immunrespons.
I detta forskningsarbete har forskarna gjort en speciell design för att lösa ovanstående problem. "Vi laddade först nanopartiklar med fototermiska effekter i tumörceller och inducerade dem att producera värmechockproteiner genom exponering för nära infrarött ljus, vilket kan fungera som endogena immunadjuvans för att förbättra immunsvaret." Dr. Powell, medförfattare till uppsatsen och medlem av School of Chemical Sciences vid University of Chinese Academy of Sciences, sa: "Efteråt inaktiverade vi de behandlade tumörcellerna genom att frysa-tina, dvs. ljuskontrollerat heltumörcellsvaccin (LN-TCV), som säkerställer att de tumörassocierade antigenerna kan behållas i sin helhet."
Efter en enda vaccinationsimmunisering kunde forskargruppen generera ett lokalt inducerat, milt inflammatoriskt svar genom att applicera nära-infraröd laserstrålning på vaccinationsplatsen. Denna process främjar rekryteringen, aktiveringen och presentationen av dendritiska celler, som sedan aktiverar T-celler i lymfkörtlarna för efterföljande tumörcellsdöd.
På grundval av detta, för att övervaka hastigheten för tumörtillväxt, föreslog forskargruppen också en indikator - Fluctuation in Tumor Growth Rate (FTGR). Tumörtillväxthastighetsfluktuationer kan uppnås genom upprepad nära-infraröd laserbestrålning vid inokuleringsstället, vilket ger en standard för att rimligt förbättra immunsvaret vid behov, vilket gör att pulsförstärkaren kan passa exakt i tumörens utvecklingsprocess.
Fotokontrollerade heltumörcellsvaccinresultat tillhör fortfarande preklinisk forskning
Enligt Yanlin Lu löser denna forskning problemet med svag immunogenicitet hos traditionella heltumörcellsvacciner, såväl som problemet med okontrollerbar immunrespons in vivo.
"I konstruktionsprocessen av det fotokontrollerade heltumörcellsvaccinet inducerade vi produktionen av endogent adjuvans genom fototermisk nanopartikelladdning och bestrålning av tumörcellerna med nära-infraröd laser. Vanligtvis produceras endogena adjuvans genom transgenes, och vårt tillvägagångssätt är enklare , mindre tidskrävande och lättare att hantera än den virusmedierade transgenesprocessen." sa Yanlin Lu.
Under tiden använde forskargruppen två frysningar och upptinningar för att inaktivera tumörcellerna, vilket å ena sidan säkerställde att alla tumörassocierade antigener kunde behållas och inte läcka; å andra sidan säkerställde vaccinet framställt med denna metod att tumörantigenerna kunde lagras under en lång tidsperiod på vaccinationsstället.
Dessutom är användningen av nära-infrarött ljus, en enkel och icke-invasiv metod för att manipulera immunsvaret, en viktig innovation i denna studie.
"Efter en enda administrering av ett fotokontrollerat heltumörcellsvaccin, inducerar bestrålning av vaccinationsstället med en nära-infraröd laser lokal uppvärmning, vilket skapar en lokal mild inflammatorisk miljö, vilket främjar rekryteringen av antigenpresenterande celler och ökar omfattningen av antitumörimmunsvaret, och när antitumörprogressionen övervakas, kan vaccinstället återbestrålas med nära-infrarött ljus igen vid den nödvändiga tidpunkten för att ytterligare stimulera immunsvaret för att uppnå tumörundertryckning eller eliminering." Powell förklarar.
Enligt Yanlin Lus åsikt undersöker denna nya heltumörcellsvaccinplattform möjligheten att optiskt manipulera immunsvaret, vilket har en stark potential och ljusa utsikter för klinisk översättning. "I framtiden har den här plattformen mycket utrymme för utveckling. Tumörmikromiljön är mycket komplex och vi kan utöka vaccinet från en enda tumörcell till en mängd olika blandade celler i tumörvävnaden, vilket kan ge immunsystemet med ett rikare antigenbibliotek som innehåller fler antigener, vilket ger möjligheten att aktivera ett mer individualiserat och starkare immunsvar, vilket ytterligare förbättrar och förstärker den terapeutiska effekten." Hon sa.
I framtiden kan lasrar ersättas av lysdioder (LED) under klinisk översättning, och forskare kan designa fjärrstyrda och bärbara patch-lysdioder för att ytterligare förbättra patientens följsamhet och läkarens manövrerbarhet. Yanlin Lu sa: "Vi kan till och med föreställa oss en framtid där patienter vaccinerade med heltumörcellsvaccin kan få telemedicin från bekvämligheten av sina hem och behandlas med hjälp av sina smartphones, och på så sätt effektivt aktivera immunsvar och personlig medicin i en omedelbar operation."
Noterbart betonade forskarna också att resultaten fortfarande är prekliniska och den faktiska kliniska effekten återstår att verifiera ytterligare. Översatt med www.DeepL.com/Translator (gratisversion)