用遠程控制攻擊的激光打開癌症免疫細胞

癌症免疫細胞治療已經取得了令人矚目的成功，如拯救美國前總統吉米卡特免於腦癌。但免疫療法也有許多悲劇的失敗。致力於優化創新治療的研究人員已經植入了一種基因開關，可以在腫瘤內部激活T細胞。與電視遙控器中使用的類似的遙控光波與金納米棒結合以翻轉開關。

有一天，遠程指揮官可能會針對惡性腫瘤發動免疫細胞攻擊。從身體外部調動靶向癌症免疫治療的能力已經更接近成為現實。

喬治亞理工學院的生物工程師已經將熱敏開關安裝到T型電池中，當熱量打開開關時可以激活T型電池。該方法在老鼠身上進行了測試並發表在一項新的研究中，該方法在當地具有針對性，並且有朝一日可以幫助將免疫療法轉變為精準的抗癌儀器。

免疫療法成為頭條新聞，令人矚目的成功案例如挽救美國前總統吉米卡特免於腦癌。但不幸的是，這種激活人體自身免疫系統對抗癌症和其他疾病的治療方法也被證明是無可避免的。

主要調查人員Gabe Kwong說：「在輻射和傳統化療失敗的患者中，T細胞療法已經發光，但療法仍然是新的。「這項研究是邁向更有效的一步。」

激光，金和T細胞

在這項研究中，Kwong的研究小組成功地將他們的遙控方法通過初步測試，用於植入腫瘤的小鼠（所謂的腫瘤幻影，專門為某些實驗設計）。遙控器通過三個基本組件工作。

首先，研究人員修改了T細胞，一種白血球細胞，包括一個遺傳開關，當它開啟時，細胞的特定蛋白表達增加了200多倍。這種能力可以用來指導T細胞的抗癌活動。

將T細胞關閉後引入放入小鼠體內的腫瘤模型中。腫瘤模型還包括金納米棒，只有幾十個原子大小。研究人員從小鼠體外的近紅外線（NIR）範圍內將溫和的激光脈衝照射到腫瘤所在的位置。

接收光波的納米棒將它們轉化為有用的局部輕度熱量，使研究人員能夠精確地加溫腫瘤。升高的熱量打開了T型電池的工程開關。

超激活的T細胞

這項研究磨練了該方法，並確認其組件在活動物體中起作用。這項研究的目的不是治療癌症，儘管這是下一步，而這一步已經開始了。

「在即將進行的實驗中，我們正在實施這種方法來治療侵襲性腫瘤並建立抗癌有效性，」鄺博士是喬治亞理工學院和埃默里大學Wallace H. Coulter生物醫學工程系的助理教授。

研究人員在最新一期的ACS合成生物學雜誌上發表了他們的結果。該研究的第一作者是研究生助理伊恩米勒。該研究由美國國家衛生研究院，國家科學基金會，Burroughs Wellcome基金會，Shurl和Kay Curci基金會資助。

更好的免疫治療

當生物工程師在身體外時，已經可以用T細胞做很多事情。

Kwong說：「現在，我們擅長收集病人自己的T細胞，修改靶向癌症，在身體外生長，直到其中有數以億計的細胞。」 「但只要我們將它們注射回患者體內，我們就會失去對體內T細胞活動的控制。」

癌症是臭名昭著的，當T細胞爬入腫瘤時，腫瘤傾向於關閉T細胞的致癌能力。研究人員一直在努力改變他們。

Kwong的遙控器在實驗室里已經做到了這一點，同時也增強了T細胞的活性。

T細胞毒性

切換開關也很重要。如果T細胞被設計成永遠處於激活狀態，並且它們在人體內移動時可能會損傷健康組織。

「將會有脫靶毒性，所以你真的想確定他們的激活，」鄺說。「我們的長期目標是激活位點特異性，因此T細胞可以克服腫瘤的免疫抑制，並成為更好的殺手。」

當遙控器關閉時，Kwong的工程T細胞也會關閉，因為習慣的體溫不足以激活開關。

熱震開關

開關是人體細胞中的一種自然安全機制，它已經發展到防止熱衝擊，並在組織溫度升高超過身體正常工作範圍（以37攝氏度（98.6 F）為中心）時開啟。但研究人員將T細胞與開關重新配合，使其開啟其他功能，並可用於激活細胞。

喬治亞理工學院的生物工程師發現，開關的工作溫度範圍為40到42攝氏度（104 - 107.6 F），足夠高，不會對大部分高燒發生反應，低到不會損傷健康組織，也不會損壞工程T-細胞。

「當局部溫度升高到45度（113°F）時，我們身體的一些細胞不喜歡它，」鄺說。「但是，如果加熱在40至42度的窗口內用近紅外光的短脈衝進行精確控制，那麼它會開啟T細胞的開關，身體細胞仍然非常舒適。」

免疫目標和夢想

研究人員希望將開關與一些額外的癌症戰鬥武器結合在一起，他們預計將工程化為T細胞。

例如，稱為細胞因子的分泌分子可以增強免疫細胞殺死癌症的能力，但不幸的是，細胞因子也可能是有毒的。Kwong說：「我們的長期目標是設計T細胞，以便在本地和少量指揮下製造和釋放強大的免疫系統興奮劑，如細胞因子。」

在其他研究中，溫和加熱的金納米棒已被證明可以殺死腫瘤或阻止轉移。但T細胞治療可能會更徹底，此外，有希望的是，有一天可以讓患者接受長期記憶免疫反應，以防癌症複發。

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