Intelligente Moleküle lassen weiße Blutkörperchen zu besseren krebsfressenden Maschinen werden

Intelligente Moleküle lassen weiße Blutkörperchen zu besseren krebsfressenden Maschinen werden

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Anonim

Ein Forscherteam hat intelligente Proteinmoleküle entwickelt, die weiße Blutkörperchen umprogrammieren können, um einen Selbstverteidigungsmechanismus zu ignorieren, den Krebszellen nutzen, um zu überleben und sich im Körper zu verbreiten. Forscher sagen, der Fortschritt könnte zu einer neuen Methode der Neuentwicklung von Immunzellen zur Bekämpfung von Krebs und Infektionskrankheiten führen. Das Team hat diese Methode erfolgreich in einem lebenden Zellkultursystem getestet.

Die Arbeit wurde von den Bioingenieurs-Professoren Peter Yingxiao Wang und Shu Chien mit den Kooperationsprofessoren Victor Nizet und Xiangdong Xu an der Universität von Kalifornien in San Diego zusammen mit Forschern der Universität von Illinois in Urbana-Champaign geleitet. Das Team hat diesen Monat seine Arbeit in Nature Communications veröffentlicht .

Die smarten Proteine, die sogenannten "iSNAPS" (integrated sensing and activating proteins), dienen dazu, präzise molekulare Signale in lebenden Zellen zu detektieren und darauf zu reagieren, damit die Zellen Krankheiten bekämpfen oder andere nützliche Funktionen ausüben können. Diese Studie ist die erste, die demonstriert, wie sowohl die Sensor- als auch die Aktivierungsfähigkeiten zu einem einzigen Molekül kombiniert werden können, sagte Wang.

Die Forscher setzten ihre iSNAPS in eine Art weißer Blutkörperchen ein, die Makrophagen genannt werden, und zeigten, dass sie die Fähigkeit der Makrophagen, schnell sich teilende Krebszellen zu verschlingen und zu zerstören, dramatisch verbesserten.

Makrophagen sind weiße Blutkörperchen, die eine wichtige Rolle im Immunsystem spielen. Ein Teil ihrer Aufgabe besteht darin, Fremdkörper und Schadorganismen wie Krankheitserreger und Krebszellen durch Verdauen zu entfernen. Wenn ein Makrophage an eine Krebszelle oder andere fremde Eindringlinge bindet, senden Oberflächenproteine ​​auf dem Makrophagen, die Fc-Gamma-Rezeptoren genannt werden, ein "Fressen" -Signal, das den Makrophagen dazu veranlasst, den Eindringling zu verschlingen und zu zerstören.

Krebszellen haben jedoch einen besonderen Schutzmechanismus, der zu ihrem tödlichen Krankheitspotenzial beiträgt. Sie haben ein Oberflächenprotein namens CD47, das mit dem SIRP-alpha-Oberflächenprotein der Makrophage interagiert, um ein negatives Signal "fress mich nicht" auszusenden.

Das Geheimnis, um die iSNAP-Technologie zum Laufen zu bringen, besteht darin, das Schlachtfeld zwischen den Krebszellen und dem Immunsystem neu zu gestalten. Die iSNAPS verdrahten im Wesentlichen Makrophagen, um dieses "iss mich nicht" -Signal aufzuheben und interpretieren es als ein "Friss mich" -Signal. Die iSNAPs haben eine Sensorkomponente, die das molekulare Schlüsselereignis innerhalb eines Makrophagen detektiert, wenn sein SIRP-alpha Oberflächenprotein mit CD47 auf der Krebszelle interagiert. Als Reaktion darauf haben die iSNAPS eine aktivierende Komponente, die sich sofort umwandelt, um ein grünes / gelbes Lichtsignal zu erzeugen, das Forschern eine Möglichkeit gibt, die molekulare Aktivität durch ein Mikroskop zu visualisieren. Die aktivierende Komponente wird auch ausgelöst, um ein Enzym freizusetzen, das eine Kaskade von Ereignissen auslöst, die es dem Makrophagen ermöglicht, die Krebszelle zu verschlingen. "Bemerkenswert ist, dass diese Reaktionszeit sehr schnell ist - wir glauben, dass dies innerhalb von Sekunden bis Minuten geschieht", sagte Wang.

In ihren Experimenten mischten die Forscher ihre manipulierten Makrophagen mit Krebszellen in Kulturschalen und beobachteten die Aktivität durch ein Mikroskop. Die Makrophagen konnten die meisten der getesteten Krebszellen verschlingen. Als Kontrollexperiment verwendeten die Forscher Makrophagen, die deaktivierte iSNAPS enthielten, die zwar abtastbar, aber nicht aktivierbar sind. Sie beobachteten, dass diese Makrophagen das Vorhandensein der Krebszellen binden und erkennen, aber nicht essen können.

Wang merkte an, dass das iSNAPS-Design im Prinzip für andere Anwendungen modifiziert werden könnte, wie z. B. die Neuentwicklung von Immunzellen zur Abtötung von Bakterien. Sie könnten auch auf andere Immunzelltypen, wie T-Zellen für eine mehrzackige Krebstherapie, angewendet werden. In Zukunft plant das Team, die iSNAPS in Mäusen zu testen, um zu sehen, wie sie in vivo funktionieren würden. Die Forscher sind auch daran interessiert zu untersuchen, ob der iSNAPS genutzt werden kann, um andere native zelluläre Funktionen zu verbessern, um verschiedene Krankheitskrankheiten zu korrigieren.