Công tắc miễn dịch điều khiển bằng ánh sáng có thể được sử dụng để tiêu diệt tế bào ung thư

Gần đây, các nhà nghiên cứu từ Viện Kỹ thuật Quy trình (IPE) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) và Đại học Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (UCAS) đã tạo ra một nền tảng vắc-xin tế bào khối u toàn bộ (TCV) mới, có thể đạt được xung tối ưu. tăng cường miễn dịch thông qua việc thực hiện chiếu sáng cận hồng ngoại (NIR) tại điểm tiêm chủng theo yêu cầu theo tiến triển của khối u. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trực tuyến trên tạp chí Nature Communications.
Vắc xin toàn bộ tế bào khối u là gì? Ưu điểm của vắc xin toàn tế bào khối u so với các loại vắc xin khối u khác là gì? Các kịch bản ứng dụng trong tương lai của loại vắc xin này là gì? Ngày 21/8, phóng viên Nhật báo Khoa học và Công nghệ đã phỏng vấn các chuyên gia thực hiện nghiên cứu này.
Vắc xin toàn bộ tế bào khối u có tiềm năng trị liệu chính xác cho từng cá nhân
Vắc-xin khối u từ lâu đã được coi là một hình thức trị liệu miễn dịch khối u đầy hứa hẹn, có thể sử dụng hệ thống miễn dịch của cơ thể để chống lại các tế bào khối u. Trong số các loại vắc-xin khối u, vắc-xin toàn bộ tế bào khối u là một loại liệu pháp miễn dịch khối u cổ điển.
"Cụ thể, vắc xin toàn bộ tế bào khối u là vắc xin khối u thu được bằng cách vô hiệu hóa toàn bộ tế bào khối u bằng phương pháp vật lý hoặc hóa học." Yanlin Lv, đồng tác giả đầu tiên của bài báo và cộng tác viên nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Quy trình, nói với các phóng viên rằng phương pháp điều trị bất hoạt khiến các tế bào khối u mất đi khả năng tạo khối u nội tại nhưng vẫn giữ được khả năng miễn dịch, vì vậy toàn bộ vắc-xin tế bào khối u có đầy đủ các kháng nguyên đặc hiệu của khối u và liên quan đến khối u có thể tạo ra phản ứng miễn dịch cụ thể từ cơ thể.
Sau khi tiêm vắc-xin, các kháng nguyên khối u của vắc-xin sẽ được giải phóng, khiến các tế bào trình diện kháng nguyên (một loại tế bào miễn dịch) nhận biết, hấp thu và trình diện chúng, sau đó kích hoạt hệ thống miễn dịch của cơ thể để tiêu diệt đặc hiệu các tế bào khối u, từ đó ức chế sự phát triển. của khối u hoặc loại bỏ khối u.
Theo quan điểm của Lv Yanlin, so với các loại vắc xin khối u khác, vắc xin toàn bộ tế bào khối u có ba ưu điểm chính. “Thứ nhất, về mặt điều chế, vắc xin toàn tế bào khối u đơn giản, rẻ tiền và dễ kiếm nguyên liệu; đồng thời, vắc xin toàn phần tế bào khối u chứa tất cả các kháng nguyên của khối u, có thể tránh được quy trình phức tạp trong việc xác định kháng nguyên khối u, và có thể tạo ra phản ứng miễn dịch đa hóa trị, làm giảm khả năng miễn dịch trốn thoát." Hơn nữa, vắc xin toàn bộ tế bào khối u có nhiều tiềm năng hơn cho liệu pháp điều trị chính xác cho từng cá nhân vì nó chứa các kháng nguyên tự thân của khối u, Lv Yanlin cho biết.
Tuy nhiên, mọi thứ đều có hai mặt và vắc xin toàn bộ tế bào khối u đều có nhược điểm: khả năng miễn dịch yếu và phản ứng miễn dịch mà chúng tạo ra rất khác nhau tùy theo từng cá nhân. Do đó, nhu cầu cấp thiết là phát triển các khái niệm và công nghệ mới thông qua phát triển liên ngành liên ngành để hiện thực hóa khả năng miễn dịch theo yêu cầu.
Được dẫn dắt bởi Ma Guanhui, một học giả của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và là nhà nghiên cứu của Viện Kỹ thuật Quy trình, và Wei Wei, nhà nghiên cứu của Viện Kỹ thuật Quy trình, các nhà nghiên cứu của Viện, dựa trên nền tảng nghiên cứu về liệu pháp miễn dịch khối u và kỹ thuật dạng bào chế sinh học trong nhiều năm, đã thực hiện nghiên cứu hợp tác chéo về vật liệu chức năng quang học và kỹ thuật dạng bào chế mô phỏng sinh học với Tian Zhiyuan, giáo sư của Trường Khoa học Hóa học thuộc Đại học Khoa học Trung Quốc.
Giải quyết hai vấn đề chính là khả năng sinh miễn dịch yếu và đáp ứng miễn dịch in vivo không thể kiểm soát
Nói về việc điều chế vắc xin toàn bộ tế bào khối u, Mạnh Giai Kỳ, đồng tác giả đầu tiên của bài báo và là nghiên cứu sinh tại Đại học Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã mô tả chi tiết cho phóng viên về quá trình điều chế vắc xin bất hoạt. Cô cho biết: "Việc vô hiệu hóa vắc xin thường bao gồm bất hoạt hóa học, bất hoạt vật lý và các cách khác, ý tưởng cốt lõi là phá hủy cấu trúc protein của tế bào, khiến nó mất đi hoạt động sinh học. Việc vô hiệu hóa hóa học được thực hiện thông qua thuốc thử hóa học, các thuốc thử hóa học thường được sử dụng bao gồm dung dịch formaldehyde, v.v.; việc vô hiệu hóa vật lý được thực hiện thông qua nhiệt độ cao, tia cực tím, đóng băng và tan băng nhiều lần và các phương pháp vật lý khác để xử lý tế bào."
Meng Jiaqi giải thích rằng trong quá trình bào chế, sau khi vắc xin toàn tế bào khối u truyền thống bị vô hiệu hóa, cấu trúc tế bào có thể bị tổn thương, xuất hiện các vấn đề như rò rỉ hoặc mất kháng nguyên, biểu hiện là gây ra phản ứng miễn dịch yếu trong cơ thể. . Trong quá trình sử dụng, vắc xin tế bào toàn bộ khối u truyền thống vẫn gặp phải vấn đề kích thích phản ứng miễn dịch yếu, điều này chủ yếu thể hiện ở hiệu quả tuyển dụng tế bào trình diện kháng nguyên thấp, khả năng trình diện kháng nguyên yếu và phản ứng miễn dịch không kiểm soát được.
Trong công trình nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã thực hiện một thiết kế đặc biệt để giải quyết các vấn đề trên. “Đầu tiên, chúng tôi nạp các hạt nano có hiệu ứng quang nhiệt vào tế bào khối u và khiến chúng tạo ra các protein sốc nhiệt thông qua tiếp xúc với ánh sáng cận hồng ngoại, có thể hoạt động như chất bổ trợ miễn dịch nội sinh để tăng cường phản ứng miễn dịch.” Tiến sĩ Powell, đồng tác giả đầu tiên của bài báo và là thành viên của Trường Khoa học Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết: “Sau đó, chúng tôi đã vô hiệu hóa các tế bào khối u được điều trị bằng cách đông lạnh, tức là chúng tôi thu được vắc-xin toàn bộ tế bào khối u được kiểm soát bằng ánh sáng (LN-TCV), đảm bảo rằng các kháng nguyên liên quan đến khối u có thể được giữ lại toàn bộ."
Sau khi chủng ngừa bằng vắc-xin một lần, nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra phản ứng viêm nhẹ tại chỗ bằng cách chiếu tia laser cận hồng ngoại vào vị trí tiêm chủng. Quá trình này thúc đẩy việc tuyển dụng, kích hoạt và trình diện các tế bào đuôi gai, sau đó kích hoạt các tế bào T trong các hạch bạch huyết để tiêu diệt tế bào khối u sau đó.
Trên cơ sở đó, để theo dõi tốc độ phát triển của khối u, nhóm nghiên cứu cũng đề xuất một chỉ số - Biến động tốc độ phát triển của khối u (FTGR). Sự biến động tốc độ tăng trưởng của khối u có thể đạt được bằng cách chiếu tia laser cận hồng ngoại lặp đi lặp lại tại vị trí tiêm chủng, điều này cung cấp một tiêu chuẩn để tăng cường hợp lý phản ứng miễn dịch theo yêu cầu, cho phép bộ tăng cường xung phù hợp chính xác với quá trình phát triển của khối u.
Kết quả vắc xin toàn tế bào khối u kiểm soát bằng ảnh vẫn thuộc nghiên cứu tiền lâm sàng
Theo Yanlin Lu, nghiên cứu này giải quyết được vấn đề về khả năng miễn dịch yếu của vắc xin toàn bộ tế bào khối u truyền thống, cũng như vấn đề về phản ứng miễn dịch không thể kiểm soát được trong cơ thể.
"Trong quá trình xây dựng vắc-xin toàn bộ tế bào khối u được kiểm soát bằng ảnh, chúng tôi đã tạo ra chất bổ trợ nội sinh bằng cách nạp hạt nano quang nhiệt và chiếu xạ các tế bào khối u bằng tia laser gần hồng ngoại. Thông thường, chất bổ trợ nội sinh được tạo ra bằng phương pháp chuyển gen và cách tiếp cận của chúng tôi đơn giản hơn." , ít tốn thời gian và dễ xử lý hơn quá trình chuyển gen qua trung gian virus." Lư Yến Lâm nói.
Trong khi đó, nhóm nghiên cứu sử dụng hai phương pháp đông lạnh và rã đông để bất hoạt tế bào khối u, một mặt đảm bảo tất cả các kháng nguyên liên quan đến khối u có thể được giữ lại và không bị rò rỉ; mặt khác, vắc xin được điều chế bằng phương pháp này đảm bảo kháng nguyên khối u có thể được lưu trữ trong thời gian dài tại nơi tiêm chủng.
Ngoài ra, việc sử dụng ánh sáng cận hồng ngoại, một phương pháp đơn giản và không xâm lấn để điều khiển phản ứng miễn dịch, là một cải tiến lớn của nghiên cứu này.
"Sau một lần tiêm vắc-xin toàn bộ tế bào khối u được kiểm soát bằng quang học, việc chiếu xạ vị trí tiêm chủng bằng tia laser cận hồng ngoại sẽ gây ra hiện tượng nóng lên cục bộ, tạo ra môi trường viêm nhẹ cục bộ, thúc đẩy việc tuyển dụng các tế bào trình diện kháng nguyên và tăng mức độ lây nhiễm." phản ứng miễn dịch chống khối u và khi theo dõi tiến trình chống khối u, vị trí vắc xin có thể được chiếu xạ lại bằng ánh sáng cận hồng ngoại vào thời điểm cần thiết để kích thích hơn nữa phản ứng miễn dịch nhằm đạt được sự ức chế hoặc giải phóng khối u. Powell giải thích.
Theo quan điểm của Yanlin Lu, nền tảng vắc xin tế bào toàn bộ khối u mới này khám phá tính khả thi của việc điều khiển quang học phản ứng miễn dịch, có tiềm năng mạnh mẽ và triển vọng tươi sáng cho dịch bệnh lâm sàng. "Trong tương lai, nền tảng này có rất nhiều cơ hội để phát triển. Môi trường vi mô khối u rất phức tạp và chúng tôi có thể mở rộng vắc-xin từ một tế bào khối u đơn lẻ sang nhiều loại tế bào hỗn hợp của mô khối u, có thể cung cấp cho hệ thống miễn dịch." với thư viện kháng nguyên phong phú hơn chứa nhiều kháng nguyên hơn, mang lại khả năng kích hoạt phản ứng miễn dịch mạnh hơn và cá nhân hóa hơn, cải thiện và nâng cao hơn nữa hiệu quả điều trị." Cô ấy nói.
Trong tương lai, tia laser có thể được thay thế bằng điốt phát sáng (LED) trong quá trình dịch lâm sàng và các nhà nghiên cứu có thể thiết kế đèn LED vá có thể điều khiển từ xa và đeo được để cải thiện hơn nữa sự tuân thủ của bệnh nhân và khả năng điều động của bác sĩ lâm sàng. Yanlin Lu cho biết: "Chúng tôi thậm chí có thể hình dung ra một tương lai trong đó những bệnh nhân được tiêm vắc xin tế bào toàn bộ khối u có thể nhận được dịch vụ y tế từ xa thoải mái tại nhà và được điều trị bằng sự trợ giúp của điện thoại thông minh, từ đó kích hoạt hiệu quả các phản ứng miễn dịch và thuốc cá nhân hóa trong một hoạt động tức thời."
Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng những phát hiện này vẫn còn ở giai đoạn tiền lâm sàng và hiệu quả lâm sàng thực tế vẫn cần được xác minh thêm. Được dịch bằng www.DeepL.com/Translator (phiên bản miễn phí)