计算模型揭示了CAR-T机制

癌症仍然是美国死亡的第二大原因。今年,估计有170万新发病例诊断,预计将有近610000人死于这种疾病,根据美国国家癌症研究所。

幸运的是,最近的一些癌症治疗显示出相当大的承诺。其中是嵌合抗原受体(汽车)T细胞疗法,最近美国临床肿瘤学协会命名为“2018年度进步”。Three USC Viterbi School of Engineering researchers - Assistant Professor Stacey Finley, Professor Pin Wang and Assistant Professor Nick Graham - have just published a paper in "Biophysical Journal" that sheds light on how this new treatment works, information that could one day result in better cancer therapies with fewer side effects.

“我们试图深入的分子机制,”Graham说,化学工程和材料科学的助理教授。“通过了解汽车T细胞是如何工作的,我们可以试着设计更好的。”

当免疫系统正常功能,免疫细胞移动身体,寻找病原体不属于并杀死他们。然而,癌细胞可以掩盖自己,更难好细胞,如T细胞,杀死他们。

与汽车T细胞疗法,一个人的T细胞中,基因工程与蛋白质,然后重新注入病人体内。结果汽车T细胞更好地对抗癌细胞。这是因为这些修改汽车T细胞有一个工程蛋白质受体,可以绑定到的车,癌细胞。当这种情况发生时,一个信号从车里讲述了T细胞开始分泌化学物质破坏癌细胞穿孔素和granzyme。

汽车T细胞疗法

今年早些时候,美国食品和药物管理局批准了第一辆车的T细胞疗法治疗晚期白血病和淋巴瘤的一种形式,这两种血液癌症。早期结果显示伟大的承诺。然而,在早期的测试中,迄今为止,CAR-T细胞疗法更有效对抗乳腺癌、肺癌、前列腺癌和其他实体瘤癌症。此外,一些人接受汽车T细胞治疗经历了明显的副作用;有一些甚至已经死亡。

三个南加州大学研究人员希望他们的工作将大大提高汽车T细胞疗法通过揭示汽车激活抗癌细胞的复杂的过程。具体地说,他们正在研究一个称为磷酸化的过程,这是一个化学反应发生在汽车受体疙瘩对抗癌细胞,发送一个信号到T细胞攻击坏细胞。

“我认为最令人兴奋的是我们添加的字段的理解网站汽车正在成为磷酸化,如何迅速发生,每个站点的磷酸化,”芬利说,戈登美国马歇尔早期职业生涯的椅子和生物医学工程助理教授,化学工程和材料科学和生物科学。

通过他们的研究,芬利,小王和格雷厄姆学到多少磷酸化发生时汽车的6个地点,,在一个不完美的比喻,可以想象成“对接中心,”格雷厄姆的单词。

此外,他们发现“看门人”不存在,这意味着没有一个汽车网站之前必须磷酸化。直到现在,学者只有了磷酸化过程,使得它难以生物汽车T细胞,可以成功地对抗复杂的和复杂的乳腺癌、肺癌和其他实体瘤癌症。

更好的抗癌汽车

展望未来,芬利,小王和格雷厄姆希望利用他们的研究成果为工程更有效的抗癌汽车更少的副作用。这可能意味着在磷酸化发生在某些汽车网站更快、更强烈,这取决于目标的复杂性癌细胞。交替,南加州大学的研究人员可能工程师汽车少使磷酸化,从而阻止抗癌T -和其他细胞变得过于激进,杀死健康细胞,一个问题出现了早期的汽车T细胞的癌症治疗。

芬利已经建立定量模型,拥有更大的潜力。

“一旦我们有这些工具和量化模型,我们应该能够将它们应用到各种不同的设计的汽车,”芬利说,他的研究小组有专长的数学模型。“也许你可以用一个模型,在你做一个实验,看看这个新设计是可行的。不用做很多繁琐的实验在实验室里,你可以建立一个预测数学模型筛选最好的设计。”

添加Wang Zohrab a Kaprielian研究员教授工程和化学工程和材料科学,生物医学工程:“如果你想使T细胞更有效,现在的问题是如何最好地设计汽车。这是我们研究的目标,我想。”

本文从提供的材料已经再版南加州大学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

Rohrs, j . A。郑,D。格雷厄姆,n。王,P。&芬利,美国(2018年)。计算模型的嵌合抗原受体位点磷酸化动力学解释道。生物物理期刊。doi: 10.1101/262527