國大科學家為免疫細胞設計快遞服務



免疫療法是一種有前途的癌癥治療方法,它使用轉基因免疫細胞對抗癌癥。它可以用作主要治療方法,也可以與其他治療方法(例如放療和化學療法)結合使用,以減慢或阻止癌細胞的生長并防止其擴散到身體的其他部位。

國大科學家為免疫細胞設計快遞服務

例如,嵌合抗原受體(CAR)-T細胞療法是FDA批準的針對某些癌癥(例如淋巴瘤和白血病)的療法。它涉及從患者的血液樣本中收集T細胞(一種免疫細胞),然后在實驗室對其進行遺傳修飾,然后將這些免疫細胞重新注入患者體內。經過基因工程改造的免疫細胞將定位并殺死癌細胞。

但是,在實驗室中稱為轉染生成基因工程免疫細胞的過程效率低下,并且可能會產生嚴重的副作用。因此,世界各地的科學家都在尋找提高整體效率并減少癌癥免疫療法副作用的策略。

新加坡國立大學(NUS)研究人員Andy Tay博士目前正在斯坦福大學進行博士后培訓,他已經成功發明了一種新穎的轉染方法,可以將DNA轉移到免疫細胞中,而對這些細胞的壓力最小。

“當我們遇到延遲和效率低下的快遞時,我們會感到焦慮。同樣,當無法有效地將DNA傳遞到體內時,體內的細胞也會變得'不舒服'。對于必須使用DNA進行基因工程的敏感免疫細胞尤其如此轉化為用于癌癥免疫療法的超級戰士。當免疫細胞無法正常發揮功能時,它們也可能引發不良的醫學并發癥。”國大工程學院生物醫學工程系的Tay博士解釋說。

這項新技術已于2019年9月30日發表在科學雜志《先進療法》(Advanced Therapeutics)上,有望通過顯著改善生成高質量的基因修飾免疫細胞的過程來促進基于DNA的癌癥免疫治療。

將DNA有效地帶入免疫細胞

病毒,生化試劑和大量電穿孔(向細胞施加電場以使細胞膜更具滲透性,以便將化學物質,藥物或DNA引入細胞)是將DNA傳遞至免疫細胞的常規方法。但是,這些方法效率低下,近來已顯示出可誘導高細胞應激,從而損害了免疫療法的有效性。

泰博士開發的這項技術被稱為納米電注射,其作用是通過納米管(比米粒小5,000倍左右)施加局部電場,從而在細胞膜上打開小孔。當DNA帶電時,它們被電力通過毛孔吸入細胞。

與病毒,生化試劑和大量電穿孔相比,納米電注射技術將DNA物質更有效地將DNA物質傳遞給細胞兩到三倍,這是基于DNA應當編碼的基因表達。

此外,用納米電注射處理過的細胞可以像未處理的對照細胞一樣健康地生長,這與其他方法不同,在其他方法中,細胞的繁殖時間要長20%到40%。這對于免疫療法來說是個好消息,因為治療需要大量細胞,而生長細胞是最耗時且最昂貴的步驟之一。

Tay博士利用RNA和生物信息學分析,還發現與批量電穿孔不同,納米電注射治療不會顯著改變任何免疫基因的表達。這是一個強大的優勢,因為毒性免疫反應(例如細胞因子釋放綜合征)可能是致命的,并且到目前為止,轉染對免疫基因表達的影響尚不清楚。

斯坦福大學材料科學與工程專家,負責Tay博士研究的Nicholas Melosh教授說:“這項工作為昂貴的新型癌癥治療計劃中的關鍵步驟找到了新的替代方法。Tay博士的工作還強調了不同的處理步驟不僅會影響加工效率,還會影響整個細胞的健康狀況,從而增加細胞在治療后將按預期運行的可能性。”

泰博士的新發明已申請專利。該技術已被許可給一家美國初創公司進行商業化。

下一階段的研究

Tay博士目前正在研究一種更好的技術,通過將納米電注射平臺與磁力整合在一起,將DNA輸送到原代免疫T細胞中。他的目標是創造與FedEx和UPS相同的DNA遞送能力,從而以最小的細胞壓力實現高效轉染。

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