巡逻的小设备定位,使肿瘤细胞的免疫细胞

治疗癌症最有希望的途径之一是恢复我们的免疫系统识别和攻击癌细胞的能力。芝加哥大学的化学家和生物学家的一个团队开发了一个微小的装置,可以找到肿瘤细胞和强迫他们揭示巡逻的免疫细胞。在测试老鼠,这导致肿瘤回归。

“药时,这个问题,正如Inder Verma分子生物学家所说,交付,交付,交付,”解释亚穆纳河Krishnan,化学系教授和一个作者这项研究。“这些DNA nanodevices现在药hyperspecific,允许我们认为没有杀死细胞的方法治疗癌症的治疗是送到。”

这些nanodevices的焦点是一个特定类型的细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞或tam。巨噬细胞是一种免疫细胞,正常情况下应该识别和去除微生物,细胞碎片,从细胞和其它外来物质;但如果出现问题,他们可以成为肿瘤细胞的一个关键部分。tam可以组成三阴性乳腺癌肿瘤质量的50%。

然而,“尽管在实体肿瘤tam丰度高,机制对肿瘤的影响发展和治疗策略目标是不完全理解,”研究的合著者Lev贝克尔说,副教授本可能为癌症研究部门。

的重要性这些tam回到免疫系统如何识别癌细胞。有一个族群的称为CD8 + T细胞的免疫细胞识别和杀死癌细胞的关键。这些对威胁的CD8 + T细胞可以激活绑定分子结构称为“抗原”癌变巨噬细胞的表面。这一策略出错,然而,当tam不提呈抗原,所以没有t细胞识别。

贝克尔的小组发现,tam存在高水平的一种叫做半胱氨酸蛋白酶的酶。他们知道这些特殊的酶活在溶酶体,它是细胞的“胃”,所以贝克尔的观点是他们可能“over-digesting”肿瘤抗原,从而隐瞒癌细胞从巡逻CD8 + T细胞。

为了测试这个想法,贝克尔的小组需要证明这个问题真的躺在溶酶体吞噬抗原。所以他们使用小鼠的巨噬细胞缺乏蛋白质调节溶酶体酶水平和活动。他们发现,事实上,这些老鼠的溶酶体在tam不破坏抗原。这最终使CD8 + T细胞“看到”和攻击肿瘤。

接下来,他们需要找到一种方法针对这个过程治疗。

“我们的意图是不杀死靶细胞,而是重新编程和改变他们的性格。”- - -亚穆纳河教授克里希南

与此同时,克里希,DNA纳米技术专家,最近开发了专业知识发送很小nanodevices直接由DNA特异性免疫细胞的溶酶体在蠕虫和斑马鱼等模式生物。这两个实验室联手克服这一挑战。

卷Chakraborty,前Krishnan实验室的研究生和博士后学者贝克尔的实验室,开发出一种微小的DNA nanodevice半胱氨酸蛋白酶抑制剂。崔张的时候,贝克的研究生实验室,注射到老鼠的肿瘤,这nanodevice优先目标tam内溶酶体,它阻止了酶破坏antigens-rendering他们再次“可见的”免疫细胞巡逻。

这个DNA nanodevice结合一线化疗导致持续triple-negative-breast-cancer模型中肿瘤回归测试老鼠。这个结果是令人兴奋的,因为这种类型的癌症尤其难以治疗。

也是一个从根本上不同的方法的标准方法对治疗癌症研究人员认为:“当我们目标药物,细胞成功通常意味着你杀了你想要的目标,”克里希说。“然而,在我们的方法中,我们的目的不是要杀死靶细胞,而是重新编程和改变他们的性格。一旦nanodevice TAM翻转开关,天然免疫的休息。”

研究人员希望这种新的organelle-specific交付使用DNA nanodevices下一代药物目标。

它甚至可以超越癌症,因为具体交付巨噬细胞可能会影响广泛的疾病免疫失败,科学家们说。

“你不会认为这工作在一个化学实验室或只是一个免疫学实验室,“Chakraborty说。“在UChicago,化学家和生物学家们都在同一座楼里,这是一个简单的流的交互和环境真的鼓励跨学科的科学。”

参考:崔C, Chakraborty K,唐XA, et al . lysosome-targeted DNA nanodevice巨噬细胞减弱肿瘤选择性的目标。Nat Nanotechnol。2021;16 (12):1394 - 1402。doi:10.1038 / s41565 - 021 - 00988 - z

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