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超声波远程触发免疫细胞攻击小鼠肿瘤而无毒副作用

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的生物工程师已经开发出一种癌症免疫疗法,它将超声与杀死癌细胞的免疫细胞结合在一起,破坏恶性肿瘤,同时保留正常组织。

这种新的实验疗法显著减缓了小鼠实体癌肿瘤的生长。

该团队由加州大学圣地亚哥分校生物工程教授彼得·英晓王(Peter Yingxiao Wang)和生物工程名誉教授舒健(Su Chien)的实验室领导,在8月12日发表的一篇论文中详细介绍了他们的工作自然生物医学工程.

这项工作解决了癌症免疫治疗领域一个长期存在的问题:如何使嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法安全有效地治疗实体肿瘤。

CAR T细胞治疗是一种很有前途的治疗癌症的新方法。它包括收集患者的T细胞,并对其进行基因工程,使其表面表达一种特殊的受体,称为CAR,该受体识别癌细胞上的特定抗原。产生的CAR T细胞随后被注入患者体内,以发现并攻击表面含有癌抗原的细胞。

这种疗法对某些血癌和淋巴瘤的治疗效果良好,但对实体瘤无效。这是因为这些肿瘤上的许多靶抗原也在正常组织和器官上表达。这会导致毒副作用,杀死细胞。这些作用称为靶向、非肿瘤毒性。

“CAR T细胞是如此强大,它们也可能攻击低水平表达目标抗原的正常组织,”第一作者、Wang实验室的项目科学家Yiqian(Shirley)Wu说。

“标准的CAR T细胞的问题是它们总是在表达CAR蛋白,所以你无法控制它们的激活,”Wu解释道。

为了解决这个问题,研究小组取了标准的CAR - T细胞,并对它们进行了重组,使它们只在使用超声波能量时表达CAR蛋白。这使得研究人员可以选择CAR - T细胞基因启动的时间和地点。

“我们利用超声波成功地在体内直接控制CAR T细胞,用于癌症免疫治疗,”该研究所的一名教员Wang说医学工程学院纳米免疫工程中心,都在加州大学圣地亚哥分校。Wang指出,超声波的使用令人兴奋的是,它可以穿透皮肤下几十厘米的地方,因此这种疗法有可能非侵入性治疗埋在身体深处的肿瘤。

该团队的方法包括将改造过的CAR - T细胞注射到小鼠的肿瘤中,然后在肿瘤上方的皮肤区域放置一个小型超声波传感器来激活CAR - T细胞。这种换能器使用所谓的聚焦超声束来聚焦或集中肿瘤上的短脉冲超声能量。这会导致肿瘤适度升温——在这种情况下,温度达到43摄氏度(109华氏度)——而不影响周围的组织。这项研究中的CAR - T细胞配备了一种只有在受热时才能产生CAR蛋白的基因。因此,CAR - T细胞只在应用超声波的地方启动。

研究人员将他们的CAR T细胞与标准的CAR T细胞进行对比试验。在用新的CAR T细胞治疗的小鼠中,只有暴露于超声波的肿瘤受到攻击,而身体的其他组织则不受影响。但在用标准CAR T细胞治疗的小鼠中,所有表达目标抗原的肿瘤和组织都受到攻击。

“这表明我们的CAR T细胞疗法不仅有效,而且更安全,”Wu说。“它具有最小的靶向、非肿瘤副作用。”

这项工作仍处于早期阶段。在进入临床试验之前,该团队将进行更多的临床前试验和毒性研究。

论文:“通过聚焦超声控制肿瘤内CAR-T细胞的活性。”合著者包括刘亚汉、黄子良、王欣、李佳怡、朱林山、莫莉·艾伦、潘宜家、罗伯特·布塞尔、亚伦·雅各布森、刘托马斯和舒坚,加州大学圣地亚哥分校;上海交通大学,中国;以及泰国松卡拉大学亲王Praopim Limsakul。

这项工作得到了美国国立卫生研究院的部分支持(授权HL121365, GM125379, GM126016, CA204704和CA209629)。

披露:Peter Yingxiao Wang是Cell E&G Inc.和Acoustic Cell Therapy Inc.的科学联合创始人,并拥有财务权益,该公司旨在授权该技术进行进一步开发。这些财务利益不影响本研究的设计、实施或报告。


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