Platform combineert grafeenoxide met antilichamen om CAR-T-celtherapie te verbeteren

Stel je een wereld voor waarin je eigen immuuncellen worden getransformeerd in kankerbestrijdende superhelden. Dit is de belofte van CAR-T-celtherapie, een baanbrekende behandeling die nu al levens redt.

Bij deze therapie worden de eigen immuuncellen van de patiënt verzameld, genetisch gemanipuleerd zodat ze zich specifiek op kankercellen richten, en vervolgens teruggestuurd naar het lichaam. Het resultaat is een krachtige nieuwe optie voor de strijd tegen bloedkanker. Maar zoals bij elke superheldenreis brengt het proces van het benutten van deze ongelooflijke kracht zijn eigen uitdagingen met zich mee.

Eén zo’n hindernis: de huidige methoden voor het activeren van T-cellen lijken niet genoeg op de natuurlijke omgeving waarin ze interageren met een andere belangrijke populatie immuuncellen – een verbinding die cruciaal is voor het activeren van T-cellen en het vergroten van hun vermogen om kanker te bestrijden.

In een Natuur Nanotechnologie In een studie heeft een UCLA-team een ​​krachtig hulpmiddel onthuld om deze beperking te overwinnen. Hun nieuwe platform combineert een flexibel materiaal genaamd grafeenoxide met antilichamen om de natuurlijke interacties tussen immuuncellen nauwkeurig na te bootsen. De onderzoekers ontdekten dat deze nabootsing een hoog vermogen vertoont om T-cellen te stimuleren om zich voort te planten, terwijl hun veelzijdigheid en potentie behouden blijft.

De vooruitgang zou CAR-T-celtherapie effectiever en toegankelijker kunnen maken, terwijl ook de vooruitgang voor andere opkomende behandelingen zou kunnen worden gestimuleerd.

“Onze interface overbrugt de kloof tussen het laboratorium en de werkelijke omstandigheden in het lichaam, waardoor we inzichten kunnen verwerven die veel relevanter zijn voor biologische processen in de echte wereld”, zegt co-corresponderende auteur Yu Huang, de Traugott en Dorothea Frederking Professor of Engineering aan de Universiteit van New York. UCLA Samueli School of Engineering en lid van het California NanoSystems Institute van UCLA (CNSI).

“Naast T-celtherapieën kunnen we deze technologie op verschillende gebieden toepassen, waaronder weefselmanipulatie en regeneratieve geneeskunde.”

De onderzoekers verankerden twee specifieke antilichamen op grafeenoxide. Gedurende twaalf dagen faciliteerde hun platform een ​​meer dan honderdvoudige toename van de T-celexpansie in een kweek van bloedcellen. De technologie verbeterde ook de efficiëntie van de engineering van immuuncellen, wat leidde tot een vijfvoudige toename van de CAR-T-celproductie vergeleken met het standaardproces.

Het team identificeerde ook verschillende biochemische routes die cruciaal zijn voor de signalering en functie van T-cellen en die door hun technologie werden geactiveerd, waardoor de groei en efficiëntie konden toenemen.

Schema’s en elektronenmicroscopiebeelden laten zien hoe de UCLA-technologie belangrijke natuurlijke interacties tussen de T-cel en een ander belangrijk type immuuncel nauwkeurig nabootst, een actie die een baanbrekende behandeling voor bloedkanker kan bevorderen.

“We hebben een opwindende nieuwe aanpak ontwikkeld om de effectiviteit van T-celtherapieën te vergroten”, zegt co-corresponderende auteur Lili Yang, hoogleraar microbiologie, immunologie en moleculaire genetica aan het UCLA College, en lid van de Eli en Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research aan de UCLA (BSCRC) en van het UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center.

“Onze methode verbeterde de potentie en efficiëntie van deze cellen op manieren die niet mogelijk waren met traditionele methoden. Dit is vooral belangrijk voor CAR-T-celtherapie, waar de kracht en proliferatie van T-cellen een significant verschil maken in de patiëntresultaten.”

Tegenwoordig vereist het laboratoriumgedeelte van het genereren van CAR T-cellen de toevoeging van een specifieke immuunfactor, autocriene interleukine-2 of IL-2. De onderzoekers ontdekten dat hun platform de productie van IL-2 stimuleerde, wat die toevoeging mogelijk overbodig maakt.

“We raakten erg opgewonden toen we ontdekten dat onze methode de afhankelijkheid van externe IL-2-suppletie kan overwinnen”, zegt UCLA postdoctoraal collega Enbo Zhu, co-eerste auteur van het onderzoek.

“We hebben bevestigd dat ons rationele ontwerp voor het nabootsen van een belangrijke immunologische interactie op de goede weg is. Het moedigt ons aan om dieper te duiken in de ontwikkeling van de toepassingen ervan in CAR-T-celtherapie.”

Co-eerste auteur Jiaji (Victor) Yu, die in 2021 promoveerde aan de UCLA, voegde hieraan toe: “Dit werk was afhankelijk van interdisciplinaire samenwerking, waarbij de gebieden immunologie, materiaalkunde en -techniek, nanotechnologie en bio-engineering werden samengevoegd.

“Met dit soort teamwerk, maar ook met innovatie, doorzettingsvermogen en een diepgaande toewijding aan het vinden van betere manieren om kanker te bestrijden, bouwen we aan een toekomst waarin genetisch gemanipuleerde superkrachten niet alleen in stripboeken voorkomen, maar ook in onze ziekenhuizen. levens redden.”