«Это – первый раз, когда кто-либо использовал optogenetic методы, чтобы стимулировать иммунную систему, намного меньше бороться с раковыми клетками», заявила Банда автора исследования Ен, доктор философии, доцент биохимии & молекулярной фармакологии в Медицинской школе Массачусетского университета. «Преимущество, которое подход optogentic имеет по другим иммунотерапиям, которые, как правило, активируют глобальные иммунные реакции, состоит в том, что у нас теперь есть инструменты, чтобы тесно контролировать дозу и местоположение лечения, чтобы смягчить потенциальные побочные эффекты к здоровым тканям».Нейробиологи использовали оптогенетику, которая объединяет недавние прорывы и в оптической технологии и в генетике, чтобы стимулировать деятельность отдельных нейронов у животных, используя свет. Нервные клетки спроектированы со светочувствительными белками, которые позволяют исследователям посылать или прекращать посылать импульсы нерва, когда они выставлены конкретному цвету света. Это позволило исследователям наносить на карту и расшифровывать нервную схему у живых животных.
Адаптация этой технологии для использования в других клетках оказалась сложной. Технологии Optogenetic, предназначающиеся для нейронов, полагаются на электрические импульсы, которые эти клетки используют, чтобы быстро передать сообщения. Другое использование клеток различные, и более разнообразные, методы сообщения, делая их более трудными включить и выключить.
Эти клетки также, как правило, считаются более глубокими в теле, где для света трудно проникнуть.Доктор Ен, в сотрудничестве с Юбинь Чжоу, доктором философии, доцентом в Центре Переводных Исследований рака в Институте Центра Медицинской науки Техасского университета A&M Биологических наук & Технологии, приблизился к этим проблемам, сосредоточившись на потоке ионов кальция в клетки как потенциальный переключатель вкл/выкл и используя специально разработанные-конверсионные наночастицы, чтобы активировать их. Детали технологии были изданы в iLife.
Доктор Чжоу и его команда генетически спроектировали дендритные клетки со светочувствительным белком управления ворот кальция. Когда выставлено синему свету, ворота иона кальция на дендритной клетке открываются, и это активировано. (Когда-то активированный, дендритные клетки ответственны за программирование T-клеток, которые, чем нападение заразили или раковые клетки.), Когда свет выключен, ворота близко и дендритные клетки выключают.
Чтобы достигнуть иммуноцитов у живого животного, ханьцы приложили к клеткам наночастицу, которую он развивал, который преобразовывает почти инфракрасный свет в видимый синий свет. В отличие от синего света, почти инфракрасный свет может проникнуть через ткань на глубину двух сантиметров. Когда почти инфракрасный свет поражает наночастицу в животном, это преобразовывает его в синий свет.
Это, в свою очередь, активирует легкий чувствительный белок, управляющий потоком кальция к клетке.Светочувствительные клетки и наночастицы, названные opto-CRAC, были тогда поставлены с суррогатом антигена опухоли ovalbumin мышам с опухолями меланомы в их лимфатических узлах, чтобы видеть, могла ли бы иммунная реакция быть активирована, чтобы предназначаться для раковых клеток. Антиген опухоли, такой как ovalbumin, необходим, чтобы программировать недавно активированные T-клетки с их намеченной целью.
«Когда мы выставили почти инфракрасный лазерный луч этим моделям животных, введенным и с наночастицей и с генетически спроектированными иммуноцитами, этот вызванный кальций каналы на дендритных клетках, чтобы открыться, и мы видели соответствующее увеличение количества T-клеток, которые были активированы», сказал Ен.«Что еще более важно», сказал Ен, «мы видели значительно подавленный рост опухоли и уменьшили объем опухоли у этих животных. Это предполагает, что активированные дендритные клетки успешно программировали T-клетки, чтобы напасть на опухоль».
Одно преимущество этого метода состоит в том, что исследователи могут точно настроиться, какие клетки активированы и в какой часть тела. Эта специфика могла потенциально уменьшить общесистемные побочные эффекты, часто замечаемые с другими целенаправленными иммунотерапиями рака.
Также вероятно, что эта техника может быть адаптирована, чтобы изучить другие свободные, сердечные, эндокринные или hematopoietic клетки. «Любая клетка, которая использовала кальций, чтобы выполнить его задачу, могла потенциально быть активирована, используя эту недавно разработанную технологию», сказал Ен. «Гибкость этой системы означает, что это может быть адаптировано, чтобы исследовать другие клеточные процессы, минимально вмешиваясь в другие физиологические или биологические функции».