T-cellen zijn een van de belangrijkste wapens van het immuunsysteem. Ze detecteren lichaamscellen die zijn geïnfecteerd met een virus en activeren hun ablatie, het virus effectief doden. T-cellen kunnen niet hetzelfde doen met kankercellen, echter, omdat ze ze niet herkennen als vreemde cellen en ze daarom niet kunnen elimineren.

Maar onderzoekers hebben onlangs T-cellen gebruikt die in het laboratorium zijn ontwikkeld om tumoren te bestrijden. Aangepast om extra functies op te nemen, deze immuuncellen kunnen kankercellen opsporen en doden. Helaas, echter, dergelijke immuunceltherapieën kunnen aanzienlijke bijwerkingen hebben. Daarbovenop, de productie van gemodificeerde T-cellen is technisch uitdagend. Nu heeft een team van onderzoekers onder leiding van ETH-professor Martin Fussenegger van het Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE) in Basel een innovatieve en vereenvoudigde benadering bedacht voor het produceren van therapeutisch effectieve synthetische designercellen om kanker te bestrijden. De onderzoekers hebben drie extra componenten ingebouwd in menselijke niercellen en (vet)stamcellen, waardoor ze worden getransformeerd in synthetische designercellen die T-cellen nabootsen.

Een van de componenten van synthetische T-cellen zijn moleculaire antennes die ver buiten het membraan uitsteken. Ook ingebed in het celmembraan zijn antilichamen met specifieke aanlegplaatsen, die de doelstructuren van de kankercel kunnen detecteren en eraan kunnen binden. De derde component is een genennetwerk dat een molecuulcomplex genereert. Dit molecuulcomplex omvat een moleculaire "kernkop" die het membraan van de doelcel binnendringt. Het is gekoppeld aan een convertermolecuul dat een kankerbestrijdende stof in het binnenste van de tumorcel activeert.

De voorloper van deze werkzame stof moet extern aan het systeem worden toegevoegd. Kankercellen nemen deze stof op, en de convertermodule transformeert het van een inactieve naar inactieve toestand. De kankercellen barsten, de werkzame stof komt vrij en vernietigt andere tumorcellen in de "doodszone" rond de synthetische T-cel. "Dit omstandereffect maakt onze synthetische T-cellen nog effectiever, ’ legt professor Fussenegger uit.

Mechanische trekker

Het mechanisme dat de signaalcascade activeert die leidt tot de vernietiging van de kankercel is nieuw, en heeft een fysieke functie:naarmate de synthetische T-cel dichter bij de doelcel komt, de antenne-eiwitten knikken. De verankering van de antenne diep in de cel verliest daarom het contact met een moleculaire schakelaar die hij eerder had geblokkeerd. Als reactie op het "AAN"-commando, een signaalcascade wordt gestart die de productie van het molecuulcomplex activeert.

Het nieuwe type kunstmatige T-cel heeft verschillende voordelen ten opzichte van de huidige kankerbehandelingen. Terwijl tijdens chemotherapie het lichaam wordt overspoeld met werkzame stoffen om op een zeer onselectieve manier zoveel mogelijk snel delende cellen te doden, in de nieuwe therapie zijn slechts enkele kunstmatige T-cellen nodig. Bovendien, deze worden alleen lokaal en gericht ingezet. "Onze innovatieve T-cellen kunnen metastaserende kankercellen in een zeer vroeg stadium detecteren en doden, wanneer andere behandelingen niet effectief zijn, Professor Fussenegger zegt. Nog een voordeel:"De kunstmatige T-cellen werken volledig onafhankelijk van het immuunsysteem van het lichaam, waardoor het perfect normaal kan blijven functioneren, zodat er minder bijwerkingen zijn."

In aanvulling, het modulaire ontwerp van het systeem maakt uitbreiding mogelijk. Onderzoekers kunnen de kunstmatige killercellen uitrusten met verschillende soorten aanlegplaatsen die zich hechten aan andere soorten kankercellen. Voor het huidige onderzoek net gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Chemische Biologie , wetenschappers gebruikten aanlegplaatsen die slechts één specifiek type zoogdierkankercel detecteren. "Deze technologie biedt ons een enorme mate van generalisatie die niet kan worden bereikt met de echte T-cellen die worden gebruikt in de huidige kankertherapieën, ’ benadrukt Fussenegger.

Het is nog steeds niet duidelijk of - en hoe - dit systeem zal functioneren in het menselijk lichaam. Tot dusver, ETH-onderzoekers hebben hun nieuwe cellen alleen in celculturen getest. "Momenteel is ons nieuwe systeem nog ver verwijderd van een therapeutische toepassing, "zegt de ETH-professor. "Maar ik geloof dat we een nieuw front hebben geopend in de strijd tegen kanker."