In recente jaren, onderzoekers hebben fel gestreefd naar immunotherapie, een veelbelovende vorm van behandeling die berust op het aanwenden en trainen van het eigen immuunsysteem van het lichaam om kanker en infecties beter te bestrijden. Nutsvoorzieningen, resultaten van een onderzoek onder leiding van Johns Hopkins-onderzoekers suggereren dat een apparaat dat bestaat uit een magnetische kolom in combinatie met op maat gemaakte magnetische nanodeeltjes, een sleutel kan zijn om immunotherapie wijdverbreid en succesvol klinisch gebruik te maken. Een samenvatting van het onderzoek, uitgevoerd in muizen- en menselijke cellen, verschijnt online 14 juli in het tijdschrift ACS Nano .

Het Johns Hopkins-team concentreerde zich op het trainen en snel vermenigvuldigen van witte bloedcellen van het immuunsysteem, bekend als T-cellen vanwege hun potentieel als een effectief wapen tegen kanker, volgens Jonathan Schneck, MD, doctoraat, een professor in de pathologie, geneeskunde en oncologie aan de Johns Hopkins University School of Medicine's Institute for Cell Engineering. "De uitdaging was om deze cellen efficiënt genoeg te trainen, en zorg ervoor dat ze snel genoeg delen, dat we ze zouden kunnen gebruiken als basis voor een therapie voor kankerpatiënten. We hebben een grote stap gezet om dat probleem op te lossen, " hij zegt.

In een poging om immuunceltherapieën te vereenvoudigen en te stroomlijnen, Schneck, Karlo Perica, een recente MD/Ph.D. afgestudeerde die in het laboratorium van Schneck werkte, en anderen werkten met kunstmatige witte bloedcellen. Deze zogenaamde kunstmatige antigeenpresenterende cellen (aAPC's) zijn ontwikkeld door het laboratorium van Schneck en hebben veelbelovend getoond in het activeren van het immuunsysteem van proefdieren om kankercellen aan te vallen.

Om dat te doen, Perica legt uit, de aAPC's moeten interageren met naïeve T-cellen die al in het lichaam aanwezig zijn, in afwachting van instructies over welke specifieke indringer te richten en te bestrijden. De aAPC's binden aan gespecialiseerde receptoren op het oppervlak van de T-cellen en "presenteren" ze met onderscheidende eiwitten die antigenen worden genoemd. Dit proces activeert de T-cellen om een ​​virus af te weren, bacteriën of tumor, evenals om meer T-cellen te maken.

In een eerdere studie bij muizen, Het team van Schneck ontdekte dat naïeve T-cellen effectiever werden geactiveerd wanneer meerdere aAPC's zich bonden aan verschillende receptoren op de cellen, en werden vervolgens blootgesteld aan een magnetisch veld. De magneten brachten de aAPC's en hun receptoren dichter bij elkaar, het primen van de T-cellen om zowel de doelkanker te bestrijden als te delen om meer geactiveerde cellen te vormen.

Maar naïeve T-cellen zijn zo zeldzaam in het bloed als een "naald in een hooiberg, ", zegt Perica. Omdat het uiteindelijke doel is om de T-cellen van een patiënt uit een bloedmonster te halen, train ze dan en breid hun aantal uit voordat je ze terugplaatst in de patiënt, Het onderzoeksteam van Schneck keek naar magneten als een mogelijke manier om de naïeve T-cellen van anderen in het bloed te scheiden.

Het team mengde bloedplasma van muizen en, afzonderlijk, mensen met magnetische aAPC's die antigenen van tumoren dragen. Vervolgens lieten ze het plasma door een magnetische kolom lopen. De tumorbestrijdende T-cellen bonden aan aAPC's en plakten aan de zijkanten van de kolom, terwijl andere cellen erdoorheen spoelden en werden weggegooid. Het magnetische veld van de kolom activeerde de T-cellen, die vervolgens werden afgewassen in een voedende bouillon, of cultuur, te groeien en te verdelen. Na een week, hun aantal was met naar schatting 5 toegenomen, 000 tot 10, 000 keer. Omdat aantallen van deze cellen snel genoeg kunnen worden uitgebreid om therapeutisch bruikbaar te zijn, de aanpak zou de deur kunnen openen naar geïndividualiseerde immunotherapiebehandelingen die afhankelijk zijn van de eigen cellen van een patiënt, zegt Perica.

Schneck zegt dat het gebruik van naïeve T-cellen de nieuwe techniek nuttig zou kunnen maken voor meer patiënten dan een andere immunotherapie die nu wordt getest, die afhankelijk is van andere witte bloedcellen die tumor-infiltrerende lymfocyten worden genoemd. Die cellen zijn al "getraind" om kanker te bestrijden, en onderzoekers hebben enig succes getoond bij het isoleren van sommige cellen van tumoren, hen ertoe aanzetten te delen, en ze vervolgens weer over te dragen aan patiënten. Maar, Schneck zegt, niet alle patiënten komen in aanmerking voor deze therapie, omdat niet alle tumor-infiltrerende lymfocyten hebben. Daarentegen, alle mensen hebben naïeve T-cellen, dus patiënten met kanker kunnen mogelijk profiteren van de nieuwe aanpak, ongeacht of ze tumor-infiltrerende lymfocyten hebben.

"De aAPC's en magnetische kolom vormen samen de basis voor het vereenvoudigen en stroomlijnen van het proces van het genereren van tumorspecifieke T-cellen voor gebruik in immunotherapie, " zegt Juan Carlos Varela, MD, doctoraat, een voormalig lid van het laboratorium van Schneck die nu een assistent-professor is aan de medische universiteit van South Carolina.

De onderzoekers ontdekten dat de techniek ook werkte met een mengsel van aAPC's met meerdere antigenen, waarvan ze zeggen dat ze kunnen helpen het probleem van tumoren te bestrijden die muteren om de afweer van het lichaam te ontwijken. "We krijgen meerdere schoten op het doel, ' zegt Schneck.

Hoewel het team de nieuwe methode aanvankelijk alleen op kankerantigenen testte, Schneck zegt dat het mogelijk ook kan werken voor therapieën tegen chronische infectieziekten, zoals hiv. Hij zegt dat als verder testen goed gaat, klinische proeven van de techniek zouden binnen anderhalf jaar kunnen beginnen.