תאר לעצמך תא חיסוני טעון סופר שיכול לפתוח בהתקפה ממוקדת בגידולים מוצקים עקשניים – לוחם חכם שהורס תאים סרטניים במשך ימים מבלי להתעייף. מהנדסים ביו-רפואיים של USC הפכו את הרעיון הזה למציאות, ויצרו את מה שהם כינו את "Echoback Car-Cell T, שעשוי בקרוב להיות מחליף משחק בתחום האימונותרפיה של סרטן.
היצירה, שפורסמה בכתב העת Scientific Journal Cell, היא גישה חדשה פורצת דרך שיכולה להתגבר על מכשולים גדולים בטיפול בגידולים שאינם בדרך כלל מועמדים לאימונותרפיה, תוך שמירה על רקמות בריאות.
טיפול בתאי T של אנטיגן (CAR) הוא תחום מבטיח של טיפול בסרטן שהראה הצלחה רבה בטיפול בסרטן הנישא בדם כמו לוקמיה. זהו טיפול בהתאמה אישית רבה בו תאי T הלוחמים בסרטן נשאבים ישירות מדמו של מטופל וניתנים להם שינויים גנטיים כדי לשפר את יכולתם למקד ולהרוג תאים סרטניים. המחלקה להנדסה ביו -רפואית של USC Alfred E. Mann מבצעת מחקר חלוצי בתחום, תחת הנהגתו של פיטר יינגסיאו וואנג, דווייט סי והילדגרד א. באום בהנדסה ביו -רפואית.
התגלית האחרונה של מעבדת וואנג מדגימה כי תאי ה- T החדשים של Echoback-Car יכולים לתקוף תאי גידול במשך חמש פעמים יותר מאשר תאי T רגילים של CAR, בטכנולוגיה המוכנה ליישומים רפואיים. ניתן לשלוט על התאים מרחוק כדי למקד לגידולים באמצעות אולטרסאונד ממוקד, מה שעלול להפוך את הטיפולים לבטוחים יותר ועם זאת יעילים יותר.
הסופר הראשי Longwei Liu, עוזר פרופסור בבית הספר להנדסה של USC Viterbi, אמר כי בעוד שדור ראשון, תאי T של אולטרסאונד הניתנים לשליטה על אולטרסאונד הדגימו בטיחות משופרת משמעותית בהשוואה לטיפול הסטנדרטי, הם בדרך כלל תוקפים רק תאים סרטניים עד 24 שעות לפני תוקף. לעומת זאת, תאי ה- T של Echoback CAR של הצוות מתפקדים על ידי הפעלת אולטרסאונד במיקום הגידול. משם, תאי ה- T של CAR ממשיכים לחפש ולהשמיד תאי סרטן לפחות חמישה ימים מבלי להתעצבן.
"אתה יכול לדמיין שכאשר מטופלים מגיעים לבית החולים משתמשים בתאי הדור הראשון, יתכן והמטופל יצטרך להיכנס כל יום לטיפול. אך באמצעות הדור החדש, הטיפול דורש כעת הרבה פחות ביקורים, כמו פעם בשבועיים, או אפילו בתדירות נמוכה יותר", אמר ליו.
זו בהחלט פריצת דרך. זה יהפוך את כל המכונית לשליטה באולטרסאונד לשימושיות כמעט ליישומים רפואיים אמיתיים. "
פיטר Yingxiao Wang, The Dwight C. ו- Hildagarde E. Baum בהנדסה ביו -רפואית
טכנולוגיית האולטראסאונד הממוקדת של מעבדת וואנג פועלת כ"מתג "לתאי ה- T של CAR, אשר הונדסו להגיב לדופק קצר של 10 דקות של אולטרסאונד. זה מפעיל את התאים לחוש תאים סרטניים בסביבתם.
"יש להם גם את הפונקציה הזו לאורך זמן על הגירוי החולף האולטראסאונד הקצר, ולכן הם יכולים לעשות עבודה טובה בהרבה בהריגת הגידול באזור המקומי. אז זה בהחלט אבן דרך ופריצת דרך בתחום. באמת, אתה יודע, נודדים מהעיצוב המתגרה למערכת יישומים מעשית אמיתית," אמר וואנג.
הצוות כינו את התאים 'מכונית Echoback' בגלל מנגנונים ייחודיים המהדהדים את גירוי האולטראסאונד שמפעיל אותם. לתאים יש פונקציית משוב ייחודית דמוית קריאה ותגובה ('הגב' ב- Echoback) המאפשרת להם להגיב לתאי הגידול, מה שמפעיל את תאי ה- T של CAR כדי להפעיל ולהתקף.
ליו אמר כי "בכל פעם שיש תא גידול בקרבת מקום, תא הגידול שולח אות לתאי T CAR שלנו, מה שיפיק יותר מולקולות הרג כדי להרוג את אותם תאי הגידול". "זו גם הסיבה שזה בטוח, מכיוון שכאשר תאי ה- T של מכוניות אלה נודדים מהגידול, מולקולת המכונית תישפיל בהדרגה, כך שהם לא יהרגו את הרקמה הרגילה. הנדסנו אותם להיות תאי T חכמים של CAR."
התוצאות
צוות המחקר ערך ניסויים מבוססי מעבדה במודלים של עכברים כדי לבדוק את תאי ה- T החדשים של CAR על מבחר של תאי גידול כולל סרטן הערמונית וגליובלסטומה.
"אנו יכולים לראות בבירור שהמכונית הניתנת לשליטה באולטרסאונד פלוס שני סיבובים של גירוי אולטראסאונד ביצעה את תאי ה- T הסטנדרטיים של CAR," אמר ליו. "כמו כן, כאשר המשכנו לאתגר את תאי ה- T של המכונית שלנו עם תאי גידול, המכונית הסטנדרטית כבר הייתה מותשת ובמצב לא מתפקד, אך המכונית הנשלטת על ידי האולטראסאונד שלנו יש פונקציה טובה יותר, פחות תשישות והרג משופר יותר."
סטודנטים לתואר שלישי של USC Viterbi, Peixiang הוא ויוקסואן וואנג תרמו משמעותית לפרויקט. צוות המחקר עבד בשיתוף פעולה הדוק עם עמיתים במחלקה להנדסה ביו -רפואית באוניברסיטת ייל ובאוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'אפל היל על רצף תאים יחיד למחקר. עמיתו של Zohrab A. Kaprielian של USC בהנדסה Qifa Zhou סיפק גם תובנה לגבי טכנולוגיית האולטראסאונד המשמשת להתפתחות התאים.
פריצת דרך זו פותחת את הדלת לטיפולי סרטן חזקים יותר, מדויקים וידידותיים לחולים. ליו אמר כי תאי CAR-T של Echoback אינם רק רעיון-הם מהווים צעד אמיתי לעבר העתיד של אימונותרפיה בטוחה ויעילה, ומציעים תקווה חדשה לחולים עם גידולים קשים לטיפול. הצוות מקווה כעת כי הטכנולוגיה החדשה הזו יכולה להיות כלי מודולרי שניתן להתאים בהצלחה לסוגים אחרים של גידולים מוצקים לאימונותרפיה, כמו סרטן השד ורטינובלסטומה.
"החלק המרגש ביותר הוא שתאי ה- T של CAR הם חכמים. הם יכולים להאזין לאולטרסאונד ולהרגיש את תאי הגידול. סוגים אלה של תאי T של CAR מעולם לא פותחו בעבר, ואנחנו מצפים ליתרונותיה עבור חולים בעתיד." ליו אמר.
