אימונותרפיות שמגייסות את מערכת החיסון של המטופל עצמו למלחמה בסרטן הפכו לעמוד טיפולי. טיפולים אלה, לרבות טיפול בתאי T CAR, היטיבו עם סרטן כמו לוקמיה ולימפומות, אך התוצאות היו פחות מבטיחות בגידולים מוצקים.
צוות בראשות חוקרים מהמכללה לרפואה של פן סטייט הנדס מחדש תאי חיסון כך שיוכלו לחדור ולהרוג גידולים מוצקים שגדלו במעבדה. הם יצרו מתג המופעל על ידי אור השולט בתפקוד החלבון הקשור למבנה התא וצורתו ושילבו אותו בתאי הורגים טבעיים, סוג של תא חיסון הנלחם בזיהומים וגידולים. כאשר תאים אלה נחשפים לאור כחול, הם משתנים ואז יכולים לנדוד לתוך כדוריות הגידול -; גידולים תלת מימדיים שגדלו במעבדה משורות תאים של עכברים או אנושיים -; ולהרוג תאי גידול. גישה חדשה זו יכולה לשפר אימונותרפיות מבוססות תאים, אמרו החוקרים.
הממצאים יתפרסמו השבוע ב-25 באוקטובר ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים. החוקרים גם הגישו בקשה זמנית לפטנט על הטכנולוגיה המתוארת במאמר.
הטכנולוגיה הזו לגמרי מחוץ לקופסה. זה דומה לטיפול בתאי T CAR, אבל כאן, העיקרון המנחה הוא היכולת של תאים לחדור לגידול. אני לא מכיר גישה אחרת שקרובה לזה".
ניקולאי דוקוליאן, סופר בכיר, פרופסור ג'י תומס פסאננטי במכללת פן סטייט לרפואה ופרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית
טיפול בתאי T CAR אושר לראשונה על ידי מינהל המזון והתרופות בשנת 2017, ומאז הוא הוכיח תוצאות מעודדות עבור סוגי סרטן מסוימים, במיוחד סרטן הדם. תאי T, תאי דם לבנים במערכת החיסון, מוסרים מהמטופל ומהונדסים מחדש כדי לייצר חלבון על פני השטח שלהם הנקשר לחלבון מטרה ספציפי על תאים סרטניים. כאשר תאי ה- CAR מוזרמים בחזרה למטופל, הם הורגים תאים סרטניים עם חלבון המטרה הזה.
עם זאת, טיפול בתאי T ב-CAR פחות מוצלח לטיפול בגידולים מוצקים, המהווים כ-90% ממקרי הסרטן של בני אדם במבוגרים ו-40% ממקרי הסרטן בילדות, אמר דוקוליאן. תאי חיסון אינם יכולים לחדור לרשת הצפופה של חלבונים ותאים אחרים המקיפים את הגידול, והסביבה העוינת מעכבת את יכולות הלחימה שלהם בגידול. בנוסף, מגוון עצום בין גידולים מוצקים מקשה על בסיס חלבון יעד ספציפי לתקוף. כדי לשפר אימונותרפיות מבוססות תאים עבור גידולים מוצקים, Dokholyan אמר שתאי חיסון צריכים להיות מסוגלים לעקוף את ההגנות של הגידול המוצק.
באמצעות מודלים חישוביים, הצוות עיצב ובדק גרסה מבוקרת אור של ספטין-7, חלבון פנימי החיוני לשמירה על שלד הציטו של התא -; המבנה השומר על הצורה והארגון התאיים. הם הכניסו תחום רגיש לאור לתוך ספטין-7 כדי ליצור את מה שדוקהוליאן כינה "רגולטור אלוסטרי". החלק הרגיש לאור של החלבון ממוקם רחוק מהאתר הפעיל של החלבון ואינו מפריע למבנה ולתפקוד החלבון עד שהוא מופעל. התחום מופעל על ידי אור כחול, אשר מפעיל ומכבה את תפקוד החלבון.
לאחר מכן הם הנדסו מחדש תאי חיסון הורגים טבעיים של בני אדם עם חלבון ספטין-7 הרגיש לאור. בנוכחות אור כחול, החוקרים הבחינו שהתפקוד התקין של ספטין-7 נפרץ. התאים גם הפגינו צורה מוארכת יותר, דמוית ציר ובליטות גדולות יותר הנמשכות החוצה, המסייעות לתא לקיים אינטראקציה עם סביבתם ולעבור ממקום אחד לאחר.
"למרות שתאי הורגים טבעיים קטנים, בסביבות 10 מיקרומטר, עם הפעלת החלבון הזה באור כחול, תאי החיסון שינו צורה ויכולים להידחק לתוך חורים זעירים בגודל של כ-3 מיקרומטר. זה מספיק כדי לחדור לכדוריות הגידול ולהרוג אותם מהגוף. בפנים," אמר דוקוליאן.
החוקרים בדקו את תאי החיסון הטבעיים הרוצחים מחדש עם שני סוגים של כדוריות גידול מוצקות, האחד נוצר באמצעות תאי סרטן שד אנושיים והשני עם תאי סרטן צוואר הרחם אנושיים. תוך שבעה ימים הם הרגו את תאי הגידול. לעומת זאת, תאים הורגים טבעיים שלא הונדסו מחדש תקפו את כדורית הגידול מבחוץ אך לא הצליחו לפרוץ את הגידול. בסופו של דבר, הגידול המשיך לגדול. הם גם הנדסו מחדש תאי חיסון מעכברים ובדקו אותם עם כדוריות גידוליות שעשויות מתאי מלנומה של עכברים.
למרות שהתוצאות היו חזקות, Dokholyan הדגיש שעבודה זו עדיין בשלביה המקדימים ויש צורך במחקר נוסף כדי להעריך את הטכנולוגיה הזו לשימוש טיפולי פוטנציאלי. הוא אמר שהוא גם מקווה לחקור סימני הפעלה אחרים שיכולים לווסת את תפקוד החלבון ואת ההתנהגות התאית.
מחברים אחרים של פן סטייט על המאמר כוללים את טוד של, פרופסור למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה במכללת פן סטייט לרפואה; בריאנה הנת', מועמדת לדוקטורט בהנדסה ביו-רפואית; קונגג'ואו מייק שא, סטודנט לתואר משותף בתוכנית להכשרת מדעני רפואה MD/PhD; ולין ביידלר, טכנולוגית מחקר. הסופר הראשון Jiaxing Chen היה מועמד לדוקטורט בעת ביצוע המחקר וכיום הוא חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת פנסילבניה.
מימון מהמכונים הלאומיים לבריאות וקרן פאסן תמך בעבודה זו.
