L'interruttore immunitario controllato dalla luce può essere utilizzato per uccidere le cellule tumorali

Recentemente, i ricercatori dell’Istituto di Ingegneria di Processo (IPE) dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS) e dell’Università dell’Accademia Cinese delle Scienze (UCAS) hanno creato una nuova piattaforma di vaccino a cellule tumorali intere (TCV), che può ottenere risultati ottimali di vaccino pulsato. potenziamento immunitario attraverso l’implementazione dell’illuminazione nel vicino infrarosso (NIR) nel sito di vaccinazione su richiesta in base alla progressione del tumore. I risultati della ricerca sono stati pubblicati online su Nature Communications.
Che cos’è un vaccino contro le cellule tumorali intere? Quali sono i vantaggi del vaccino contro le cellule tumorali intere rispetto ad altri vaccini antitumorali? Quali sono gli scenari futuri di applicazione di questo vaccino? Il 21 agosto un giornalista del Science and Technology Daily ha intervistato gli esperti che hanno condotto questa ricerca.
Il vaccino a cellule tumorali intere ha il potenziale di una terapia di precisione individualizzata
I vaccini antitumorali sono da tempo considerati una forma promettente di immunoterapia tumorale, che può utilizzare il sistema immunitario del corpo per combattere le cellule tumorali. Tra i vaccini antitumorali, i vaccini a cellule tumorali intere rappresentano un tipo classico di immunoterapia tumorale individualizzata.
"In particolare, i vaccini contro le cellule tumorali intere sono vaccini tumorali ottenuti inattivando le cellule tumorali intere utilizzando mezzi fisici o chimici." Yanlin Lv, co-autore dell'articolo e ricercatore associato presso l'Institute of Process Engineering, ha detto ai giornalisti che il trattamento di inattivazione fa sì che le cellule tumorali perdano la loro intrinseca tumorigenicità ma mantengono la loro immunogenicità, quindi l'intero vaccino contro le cellule tumorali ha una serie completa di antigeni tumore-specifici e associati al tumore che possono suscitare una risposta immunitaria specifica da parte dell'organismo.
Dopo la vaccinazione, gli antigeni tumorali del vaccino verranno rilasciati, inducendo le cellule presentanti l'antigene (una classe di cellule immunitarie) a riconoscerli, assorbirli e presentarli, quindi attivando il sistema immunitario dell'organismo per uccidere specificamente le cellule tumorali, inibendone così la crescita. del tumore o eliminando il tumore.
Secondo Lv Yanlin, rispetto ad altri vaccini antitumorali, i vaccini a cellule tumorali intere presentano tre vantaggi principali. "In primo luogo, in termini di preparazione, i vaccini a cellule tumorali intere sono materie prime semplici, poco costose e facili da ottenere; allo stesso tempo, i vaccini a cellule tumorali intere contengono tutti gli antigeni dei tumori, il che può evitare la complessa procedura di identificazione degli antigeni tumorali, e può indurre una risposta immunitaria multivalente, riducendo la possibilità di fuga immunitaria." Inoltre, il vaccino contro le cellule tumorali intere ha un potenziale maggiore per la terapia di precisione individualizzata perché contiene antigeni autologhi del tumore, ha affermato Lv Yanlin.
Tuttavia, ci sono due lati della questione, e i vaccini sulle cellule tumorali intere hanno i loro svantaggi: la loro immunogenicità è debole e le risposte immunitarie che suscitano variano notevolmente da un individuo all’altro. Pertanto, esiste un urgente bisogno di sviluppare nuovi concetti e tecnologie attraverso lo sviluppo interdisciplinare interdisciplinare al fine di realizzare l’immunopotenziamento su richiesta.
Guidati da Ma Guanghui, accademico dell'Accademia cinese delle scienze e ricercatore dell'Istituto di ingegneria di processo, e Wei Wei, ricercatore dell'Istituto di ingegneria di processo, i ricercatori dell'Istituto, basati sulla fondazione di ricerca sull'immunoterapia tumorale e ingegneria delle forme di dosaggio biologiche per molti anni, ha condotto ricerche di collaborazione incrociata su materiali fotofunzionali e ingegneria delle forme di dosaggio biomimetiche con Tian Zhiyuan, professore della Scuola di Scienze Chimiche dell'Università dell'Accademia Cinese delle Scienze.
Risolvere i due principali problemi di immunogenicità debole e risposta immunitaria in vivo incontrollabile
Parlando della preparazione del vaccino contro le cellule tumorali, Meng Jiaqi, co-autore dell'articolo e dottorando presso l'Accademia delle Scienze cinese, ha fornito al giornalista una descrizione dettagliata della preparazione del vaccino inattivato. Ha detto: "L'inattivazione del vaccino di solito prevede l'inattivazione chimica, l'inattivazione fisica e altri modi, l'idea centrale è distruggere la struttura proteica della cellula, in modo che perda l'attività biologica. L'inattivazione chimica viene eseguita attraverso reagenti chimici, i reagenti chimici comunemente usati includono soluzione di formaldeide, ecc.; l'inattivazione fisica viene effettuata attraverso l'alta temperatura, la luce ultravioletta, il congelamento e lo scongelamento ripetuti e altri metodi fisici per trattare le cellule."
Meng Jiaqi ha spiegato che nel processo di preparazione, dopo che il tradizionale vaccino contro le cellule tumorali è stato inattivato, la struttura cellulare può essere danneggiata, ci sono problemi come perdita o perdita di antigene, che a sua volta si manifesta nel causare una debole risposta immunitaria nel corpo . Nel processo di utilizzo, i vaccini tradizionali a cellule tumorali intere hanno ancora il problema di stimolare una risposta immunitaria debole, che si riflette principalmente nella bassa efficienza di reclutamento delle cellule presentanti l’antigene, nella debole capacità di presentazione dell’antigene e nella risposta immunitaria incontrollabile.
In questo lavoro di ricerca, i ricercatori hanno realizzato un progetto speciale per risolvere i problemi di cui sopra. “Abbiamo prima caricato nanoparticelle con effetti fototermici nelle cellule tumorali e le abbiamo indotte a produrre proteine ​​da shock termico attraverso l’esposizione alla luce del vicino infrarosso, che possono agire come adiuvanti immunitari endogeni per migliorare la risposta immunitaria”. Il dottor Powell, co-primo autore dell'articolo e membro della Scuola di Scienze Chimiche dell'Università dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha dichiarato: "Successivamente, abbiamo inattivato le cellule tumorali trattate mediante congelamento-scongelamento, cioè abbiamo ottenuto il vaccino a cellule tumorali intere controllato dalla luce (LN-TCV), che garantisce che gli antigeni associati al tumore possano essere trattenuti nella loro interezza. "
Dopo una singola immunizzazione, il gruppo di ricerca è stato in grado di generare una lieve risposta infiammatoria indotta localmente applicando l’irradiazione laser nel vicino infrarosso al sito di vaccinazione. Questo processo promuove il reclutamento, l'attivazione e la presentazione delle cellule dendritiche, che poi attivano le cellule T nei linfonodi per la successiva uccisione delle cellule tumorali.
Su questa base, per monitorare il tasso di crescita del tumore, il gruppo di ricerca ha anche proposto un indicatore: la fluttuazione del tasso di crescita del tumore (FTGR). La fluttuazione del tasso di crescita del tumore può essere ottenuta mediante ripetuta irradiazione laser nel vicino infrarosso nel sito di inoculazione, che fornisce uno standard per migliorare ragionevolmente la risposta immunitaria su richiesta, consentendo al booster di impulsi di adattarsi con precisione al processo di sviluppo del tumore.
I risultati del vaccino fotocontrollato su cellule tumorali intere appartengono ancora alla ricerca preclinica
Secondo Yanlin Lu, questa ricerca risolve il problema della debole immunogenicità dei tradizionali vaccini a cellule tumorali intere, nonché il problema della risposta immunitaria incontrollabile in vivo.
"Nel processo di costruzione del vaccino fotocontrollato per cellule tumorali intere, abbiamo indotto la produzione di adiuvante endogeno mediante caricamento di nanoparticelle fototermiche e irradiazione delle cellule tumorali con laser nel vicino infrarosso. Di solito gli adiuvanti endogeni sono prodotti mediante transgenesi e il nostro approccio è più semplice , meno dispendioso in termini di tempo e più facile da gestire rispetto al processo di transgenesi mediato da virus." Yanlin Lu ha detto.
Nel frattempo, il gruppo di ricerca ha utilizzato due cicli di congelamento e scongelamento per inattivare le cellule tumorali, il che da un lato ha assicurato che tutti gli antigeni associati al tumore potessero essere trattenuti e non fuoriusciti; d'altro canto, il vaccino preparato con questo metodo assicurava che gli antigeni tumorali potessero essere conservati per un lungo periodo di tempo nel sito di vaccinazione.
Inoltre, l’uso della luce nel vicino infrarosso, un metodo semplice e non invasivo per manipolare la risposta immunitaria, rappresenta un’importante innovazione di questo studio.
"Dopo una singola somministrazione di un vaccino a cellule tumorali intere fotocontrollate, l'irradiazione del sito di vaccinazione con un laser nel vicino infrarosso induce un riscaldamento locale, che crea un lieve ambiente infiammatorio locale, che promuove il reclutamento di cellule presentanti l'antigene e aumenta l'entità del vaccino. la risposta immunitaria antitumorale e, mentre la progressione antitumorale viene monitorata, il sito del vaccino può essere nuovamente irradiato con luce nel vicino infrarosso al momento necessario per stimolare ulteriormente la risposta immunitaria e ottenere la soppressione o l’eliminazione del tumore”. Powell spiega.
Secondo Yanlin Lu, questa nuova piattaforma di vaccino a cellule tumorali intere esplora la fattibilità della manipolazione ottica della risposta immunitaria, che ha un forte potenziale e brillanti prospettive per la traduzione clinica. "In futuro, questa piattaforma ha molto spazio per lo sviluppo. Il microambiente tumorale è molto complesso e possiamo espandere il vaccino da una singola cellula tumorale a una varietà di cellule miste del tessuto tumorale, che possono fornire al sistema immunitario con una libreria di antigeni più ricca contenente più antigeni, offrendo la possibilità di attivare una risposta immunitaria più individualizzata e più forte, migliorando e potenziando ulteriormente l'effetto terapeutico." Lei disse.
In futuro, i laser potrebbero essere sostituiti da diodi emettitori di luce (LED) durante la traslazione clinica, e i ricercatori potrebbero progettare patch LED telecomandati e indossabili per migliorare ulteriormente la compliance del paziente e la manovrabilità del medico. Yanlin Lu ha affermato: "Possiamo anche immaginare un futuro in cui i pazienti vaccinati con vaccini a cellule tumorali intere possano ricevere la telemedicina comodamente da casa ed essere curati con l'aiuto dei loro smartphone, attivando così efficacemente le risposte immunitarie e la medicina personalizzata in un funzionamento istantaneo."
In particolare, i ricercatori hanno anche sottolineato che i risultati sono ancora preclinici e che l’effettiva efficacia clinica resta da verificare ulteriormente. Tradotto con www.DeepL.com/Translator (versione gratuita)