Гелевый лимфоузел
Исследователи университета Джонса Хопкинса разработали специализированный гидрогель, симулирующий структуру лимфатического узла и обеспечивающий успешную активацию и размножение специфичных к злокачественным опухолям иммунных клеток.
Т-лимфоциты развиваются в прозрачном геле.
В последние годы исследователи активно занимаются разработкой методов применения Т-лимфоцитов в терапии рака. Для успешного лечения такие лимфоциты необходимо «обучить» распознавать молекулярные маркеры злокачественных клеток и реагировать на них. Обычно обучение Т-лифмоцитов происходит в лимфатических узлах – небольших железах бобообразной формы, разбросанных по всему организму. Однако у пациентов со злокачественными опухолями и заболеваниями иммунной системы этот процесс обучения или нарушен, или вообще не происходит.
На сегодняшний день для восполнения данного дефекта Т-лимфоциты выделяют из крови пациента и вводят обратно после генетической модификации или активации клеток в лабораторных условиях, после которой они начинают распознавать молекулярные метки раковых клеток.
Один из видов такой терапии, известный как CAR-T терапия, стоит очень дорого и доступен только в специализированных центрах, имеющих специальным образом оснащенные лаборатории. Помимо этого для его проведения требуется 6-8 недельное культивирование Т-лимфоцитов, а после введения пациенту клетки живут очень недолго, что обуславливает краткосрочность эффектов терапии.
Разработанная авторами технология может помочь в решении этой проблемы. В основу их работы легло убеждение, что окружение очень важно для правильной активации Т-лимфоцитов. Для более реалистичного воспроизведения микроокружения Т-лимфоцитов исследователи использовали гелеподобный полимер, на поверхность которого нанесли два соединения, стимулирующие активацию этих клеток.
При проведении экспериментов активированные на гидрогеле Т-лимфоциты продуцировали на 50% больше цитокинов, свидетельствующих об их активации, чем клетки, культивируемые в пластиковых чашках Петри.
Также в рамках работы авторы протестировали целый спектр гидрогелей с различной плотностью, начиная от очень мягкого, соответствующего взаимодействию лимфоцитов с единичными клетками, и заканчивая очень плотным, симулирующим плотно упакованный клетками лимфатический узел. Неожиданно для них оказалось, что Т-лимфоциты предпочитают более мягкое окружение, в условиях которого делилось около 80% клеток. В то же время на наиболее плотном гидрогеле Т-лифоциты вообще прекращали деление.
При культивации на мягком гидрогеле уже через 7 дней несколько клеток формировали популяцию численностью примерно 150 000 Т-лимфоцитов, чего достаточно для проведения противоопухолевой терапии. Для сравнения, традиционные методы культивирования позволяют в 7-дневный срок из аналогичного количества Т-лимфоцитов получить не более 20 000.
На следующем этапе работы исследователи ввели модифицированные на мягком гидрогеле и в чашках Петри Т-лимфоциты мышам с имплантированными меланомами. Опухоли мышей, которым ввели культивированные на гидрогеле Т-лимфоциты, не увеличивались в размерах, и некоторые мыши прожили больше 40 дней. В то же время у большинства животных, которым ввели Т-лимфоциты, культивированные в чашках Петри, опухоли продолжали расти, и ни одно из них не прожило больше 30 дней.
По словам авторов, в конечном итоге они надеются, путем усовершенствования гидрогеля и воспроизведения важных параметров естественного микроокружения, в том числе химических факторов роста и других сигналов, научиться создавать искусственные лимфатические узлы для регенеративной иммунной терапии злокачественных заболеваний.
Статья John W. Hickey et al. Engineering an Artificial T-Cell Stimulating Matrix for Immunotherapy опубликована в журнале Advanced Materials.
Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Johns Hopkins Medicine: Scientists Advance Creation of ‘Artificial Lymph Node’ to Fight Cancer, Other Diseases.