治療癌癥最有希望的途徑之一是恢復(fù)我們的免疫系統(tǒng)識別和攻擊癌細(xì)胞的能力。芝加哥大學(xué)的一個化學(xué)家和生物學(xué)家團(tuán)隊開發(fā)了一種微型設(shè)備，可以定位腫瘤細(xì)胞并迫使它們向巡邏的免疫細(xì)胞展示自己。在對小鼠的測試中，這導(dǎo)致了腫瘤消退。

“就藥物輸送而言，正如分子生物學(xué)家InderVerma所說，問題在于輸送、輸送和輸送，”化學(xué)系教授、該研究的作者YamunaKrishnan解釋說。“這些DNA納米裝置現(xiàn)在使藥物輸送具有超特異性，使我們能夠想出治療癌癥的方法，而不會殺死治療藥物所輸送到的細(xì)胞。”

這些納米器件的重點是一種特殊類型的細(xì)胞，稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞或TAM。巨噬細(xì)胞是一種免疫細(xì)胞，通常應(yīng)該識別并清除細(xì)胞中的微生物、細(xì)胞碎片和其他外來物質(zhì);但如果它們出現(xiàn)問題，它們可能成為癌性腫瘤的關(guān)鍵部分。在三陰性乳腺癌中，TAM可占腫瘤質(zhì)量的50%。

然而，“盡管TAM在實體瘤中的含量很高，但它們對腫瘤發(fā)展的影響機(jī)制以及針對它們的治療策略尚不完全清楚，”該研究的合著者、本梅癌癥研究部副教授LevBecker說。

這些TAM的重要性可以追溯到免疫系統(tǒng)如何識別癌細(xì)胞。有一種稱為CD8+T細(xì)胞的免疫細(xì)胞亞群對識別和殺死癌細(xì)胞至關(guān)重要。這些CD8+T細(xì)胞可以通過與癌性巨噬細(xì)胞表面上稱為“抗原”的分子結(jié)構(gòu)結(jié)合來對抗威脅。然而，當(dāng)TAM不呈遞抗原時，這種策略就會出錯，因此T細(xì)胞無法識別任何東西。

Becker的小組發(fā)現(xiàn)TAM含有高水平的一種稱為半胱氨酸蛋白酶的酶。他們知道這些特殊的酶存在于溶酶體中，溶酶體作為細(xì)胞的“胃”發(fā)揮作用，因此貝克爾的觀點是它們可能“過度消化”腫瘤抗原——從而將癌細(xì)胞隱藏在巡邏的CD8+T細(xì)胞之外。

為了驗證這個想法，Becker的小組需要證明問題確實在于溶酶體吞噬了抗原。因此，他們使用了巨噬細(xì)胞缺乏調(diào)節(jié)溶酶體酶水平和活性的蛋白質(zhì)的小鼠。他們發(fā)現(xiàn)確實，這些小鼠TAM中的溶酶體并沒有那么多地破壞抗原。這最終使CD8+T細(xì)胞能夠“看到”并攻擊腫瘤。

接下來，他們需要找到一種方法來治療這一過程。

與此同時，DNA納米技術(shù)專家Krishnan最近開發(fā)了將由DNA制成的微型納米裝置直接發(fā)送到蠕蟲和斑馬魚等模型生物中特定免疫細(xì)胞的溶酶體的專業(yè)知識。這兩個實驗室聯(lián)手克服了這一挑戰(zhàn)。

KasturiChakraborty是Krishnan實驗室的前研究生，現(xiàn)在是Becker實驗室的博士后學(xué)者，他開發(fā)了一種微型DNA納米裝置，可以提供半胱氨酸蛋白酶抑制劑。當(dāng)Becker實驗室的研究生ChangCui將其注射到患有腫瘤的小鼠體內(nèi)時，這種納米裝置優(yōu)先針對TAM內(nèi)的溶酶體，阻止酶破壞抗原——使它們再次對巡邏的免疫細(xì)胞“可見”。

將這種DNA納米裝置與一線化療相結(jié)合，在小鼠試驗中的三陰性乳腺癌模型中導(dǎo)致腫瘤持續(xù)消退。這一結(jié)果令人興奮，因為這種類型的癌癥特別難以治療。

這也是一種與研究人員認(rèn)為治療癌癥的標(biāo)準(zhǔn)方法完全不同的方法：“當(dāng)我們針對一種藥物時，成功通常意味著你已經(jīng)殺死了你想要靶向的細(xì)胞，”克里希南說。“然而，在我們的方法中，我們的目的不是殺死目標(biāo)細(xì)胞，而是對它們進(jìn)行重新編程并改變它們的特性。一旦納米裝置在TAM中打開開關(guān)，自然免疫就會負(fù)責(zé)其余的工作。”

研究人員希望這種使用DNA納米裝置的新細(xì)胞器特異性遞送是下一代藥物靶向。

科學(xué)家們說，它甚至可能超越癌癥，因為特定于巨噬細(xì)胞的遞送可能會影響免疫功能出現(xiàn)問題的廣泛疾病。

“你不會在化學(xué)實驗室或免疫學(xué)實驗室看到這項工作，”Chakraborty說。“在芝加哥大學(xué)，化學(xué)家和生物學(xué)家在同一棟樓里，所以互動很容易，環(huán)境確實鼓勵跨學(xué)科科學(xué)。”

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