חוקרים מפתחים שיטות אימונותרפיה חדשות לטיפול בסרטן באמצעות ציטוקינים כדי לעורר את מערכת החיסון ישירות בתוך גידולים, להפחית תופעות לוואי ולשפר את יעילות הטיפול. גישה חדשנית זו, המשלבת הנדסה ומדעי החומרים, שואפת ליצור טיפולי סרטן בטוחים וממוקדים יותר הממזערים את הנזק לתאים בריאים. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים מהמכללה להנדסה של וירג'יניה טק פיתחו אימונותרפיה חדשה לסרטן כדי לאתר ציטוקינים הורגים סרטן בגידולים כדי לשפר את יעילות הטיפול.
הסרטן הוא המפלצת של החברה שלנו. בשנה שעברה לבדה, יותר מ-600,000 אנשים בארצות הברית מתו מסרטן, לפי האגודה האמריקאית לסרטן. השאיפה הבלתי פוסקת להבנת המחלה המורכבת הזו עיצבה את ההתקדמות הרפואית בפיתוח נהלי טיפול שהם פחות פולשניים ועם זאת יעילים מאוד.
אימונותרפיה נמצאת במגמת עלייה כפתרון אפשרי. אימונותרפיה כוללת רתימת הכוח של מערכת החיסון של הגוף כדי להילחם בתאים סרטניים. חוקרים במכללה להנדסה מצאו דרך לחדש הליך טיפול לפרקטיקה פורצת דרך.
התקדמות מחקר באימונותרפיה
רונג טונג, פרופסור חבר להנדסה כימית, חבר עם וונג'ון "רבקה" קאי, פרופסור חבר למדעי החומרים והנדסת חומרים, כדי לחקור טיפול אימונותרפי בסרטן שכבר מזמן עניין את החוקרים. במאמרם החדש שפורסם בכתב העת התקדמות המדע, טונג וקאי פירטו את הגישה שלהם, הכוללת הפעלת תאי החיסון בגוף ותכנותם מחדש כדי לתקוף ולהרוס את התאים הסרטניים. שיטה טיפולית זו מיושמת לעתים קרובות עם ציטוקין החלבון. ציטוקינים הם מולקולות חלבון קטנות הפועלות כשליחים ביוכימיים בין-תאיים ומשתחררות על ידי תאי החיסון של הגוף כדי לתאם את תגובתם.
"ציטוקינים חזקים ויעילים מאוד בגירוי תאי החיסון לחסל תאים סרטניים", אמר טונג. "הבעיה היא שהם כל כך חזקים שאם הם מסתובבים בחופשיות בכל הגוף, הם יפעילו כל תא חיסוני שהם נתקלים בו, מה שעלול לגרום לתגובה חיסונית פעילה מדי ולתופעות לוואי קטלניות שעלולות להיות."
(עומד, משמאל) רונג טונג, פרופסור חבר להנדסה כימית; וונג'ון "רבקה" קאי, פרופסור חבר במדעי החומרים והנדסה; אונגיו ג'אנג; ו-Ziyu Huo מתאספים סביב Liqian Niu (יושב), שעובד עם מכונת Luminex 200 המשמשת לניתוח רמות ציטוקינים של הגידול. קרדיט: היילי ווייד עבור Virginia Tech
טונג וקאי, בשיתוף עם סטודנטים לתואר שני בהנדסה כימית ומדעי חומרים והנדסה, פיתחו גישה חדשנית לשימוש בחלבוני ציטוקינים כטיפול אימונותרפי פוטנציאלי. בניגוד לשיטות קודמות, הטכניקה שלהן מבטיחה שהציטוקינים הממריצים את תא החיסון מתמקמים ביעילות בתוך הגידולים במשך שבועות תוך שמירה על מבנה הציטוקינים ורמות התגובתיות.
שילוב כוחות להורדת תאים סרטניים
הטיפולים הקיימים בסרטן, כגון כימותרפיה, אינם יכולים להבחין בין תאים בריאים לתאים סרטניים. כאשר חולה סרטן מטופל בכימותרפיה, הטיפול תוקף את כל התאים בגופו, מה שעלול להוביל לתופעות לוואי כמו נשירת שיער ועייפות. גירוי המערכת החיסונית של הגוף לתקוף גידולים היא אלטרנטיבה מבטיחה לטיפול בסרטן. אספקת ציטוקינים יכולה להניע תאי חיסון בגידול, אך גירוי יתר של תאים בריאים עלול לגרום לתופעות לוואי חמורות.
"מדענים קבעו לפני זמן מה שניתן להשתמש בציטוקינים כדי להפעיל ולהילחם נגד גידולים, אבל הם לא ידעו איך למקם אותם בתוך הגידול מבלי לחשוף רעילות לשאר הגוף", אמר טונג. "מהנדסים כימיים יכולים להסתכל על זה מגישה הנדסית ולהשתמש בידע שלהם כדי לעזור לחדד ולהעלות את היעילות של הציטוקינים כך שהם יכולים לעבוד בתוך הגוף ביעילות."
מטרת צוות המחקר היא למצוא איזון בין הרג תאים סרטניים בגוף תוך חסכון בתאים בריאים.
כדי להשיג מטרה זו, טונג ותלמידיו השתמשו במומחיותם כדי ליצור חלקיקים מיוחדים עם גדלים ייחודיים שעוזרים לקבוע לאן התרופה הולכת. מיקרו-חלקיקים אלה נועדו להישאר בתוך סביבת הגידול לאחר הזרקה לגוף. קאי ותלמידיה עבדו על מדידת תכונות פני השטח של החלקיקים הללו.
"בתחום מדעי החומרים והנדסת החומרים, אנו חוקרים את כימיה פני השטח ואת ההתנהגות המכנית של חומרים, כמו החלקיקים המיוחדים שנוצרו עבור הפרויקט הזה", אמר קאי. "הנדסת פני השטח ואפיון, יחד עם גודל החלקיקים, ממלאים תפקידים חשובים באספקת תרופות מבוקרת, מה שמבטיח נוכחות ממושכת של תרופה ויעילות טיפולית מתמשכת."
כדי להבטיח אספקת תרופות מוצלחת, טונג ותלמידיו להנדסה כימית תכננו אסטרטגיה חדשה ש:
- מעגן ציטוקינים למיקרו-חלקיקים חדשים אלה, ומגביל את הנזק של ציטוקינים לתאים בריאים
- מאפשר לציטוקינים החדשים המעוגנים בחלקיקים להניע את מערכת החיסון ולגייס תאי חיסון לתקוף תאי סרטן
"האסטרטגיה שלנו לא רק ממזערת את הנזק שנגרם כתוצאה מהציטוקינים לתאים בריאים, אלא גם מאריכה את שימור הציטוקינים בתוך הגידול", אמר טונג. "זה עוזר להקל על הגיוס של תאי חיסון להתקפת גידול ממוקדת."
השלב הבא בתהליך כולל שילוב של שיטת טיפול ציטוקינים חדשה ומקומית עם נוגדנים זמינים מסחרית, המאושרים על ידי מינהל המזון והתרופות (FDA), אשר מפעילים מחדש את תאי החיסון של הגידול שהושתקו כדי שיוכלו להילחם בתאי הסרטן. .
"כאשר יש גידול בתוך הגוף, תאי החיסון של הגוף מושבתים על ידי התאים הסרטניים", הסביר טונג. "נוגדן חוסם המחסום שאושר על ידי ה-FDA עוזר "להוריד את הבלמים" שגידולים מפעילים על תאי מערכת החיסון, בעוד מולקולות הציטוקינים "דורכות על הגז" כדי להזניק את המערכת החיסונית ולגרום לצבא תאי חיסון להילחם בתאי סרטן. שתי הגישות הללו פועלות יחד כדי להפעיל תאי חיסון".
שילוב של נוגדני המחסום עם הציטוקין המעוגן בחלקיקים הוכיח כי הצליח לחסל גידולים רבים במחקרם.
הנדסה השפעה על טיפול בסרטן
חברי הצוות מקווים שהשפעתם על הטיפול האימונותרפי היא חלק מתנועה גדולה יותר לקראת גישות לטיפול בסרטן שאינן מזיקות לתאים בריאים. הגישה החדשה של הצמדת ציטוקינים לחלקיקים יכולה לשמש גם בעתיד כדי לספק סוגים אחרים של תרופות מעוררות חיסון, על פי הצוות.
"חוקרים עדיין מחפשים טיפולי סרטן בטוחים ויעילים יותר", אמר טונג. "המוטיבציה הזו היא שמניעה אותנו לפתח טכנולוגיות חדשות בתחום. כל קבוצת התרופות המשמשות להזניק את המערכת החיסונית להילחם בתאי סרטן עדיין לא הצליחה במידה רבה. המטרה שלנו היא ליצור פתרונות חדשים המאפשרים לחוקרים לבדוק את התרופות הללו עם תרופות קיימות שאושרו על ידי ה-FDA, מה שמבטיח הן בטיחות והן יעילות משופרת".
קאי אמר שאופי המחקר לטיפול בסרטן דורש מומחיות בכל תחומי הנדסה.
"אני רואה בפרויקט הזה נישואים מושלמים בין הנדסה כימית למדעי החומרים", אמר קאי. "הראשון מתמקד בחלק הסינתזה והעברת התרופות, השני ביישום אפיון חומרים מתקדם. שיתוף הפעולה הזה לא רק מאיץ את מחקר האימונותרפיה, אלא יש לו גם את היכולת לשנות את הטיפול בסרטן".
