Ученые Йельского университета (Yale University) разработали новый иммунотерапевтический метод лечения рака, позволяющий быстро получать большое количество иммунных клеток пациента вне организма. Для этого они использовали композиты полимеров и углеродных нанотрубок (УНТ). Активированные иммунные клетки возвращаются в организм пациента, стимулируя иммунную систему и повышая возможности организма в борьбе с раком.

Как сообщается в статье в журнале Nature Nanotechnology, для инкубации цитотоксических Т-лимфоцитов, типа белых кровяных клеток, ученые использовали пучки углеродных нанотрубок (УНТ). По словам исследователей, топография УНТ усиливает взаимодействие между клетками и долгоживущими культурами, обеспечивая быструю и эффективную стимуляцию цитотоксических Т-клеток, необходимых для борьбы с раком.

Исследователи модифицировали углеродные нанотрубки, химически связав их с наночастицами из сополимера молочной и гликолевой кислоты (PLGA), содержащими интерлейкин-2, сигнальный клеточный белок, стимулирующий рост и пролиферацию Т-клеток, и магнетит. Кроме того, для того чтобы имитировать естественные для организма механизмы стимуляции пролиферации цитотоксических Т- клеток, поверхность нанотрубок была засеяна молекулами, сигнализирующими, какие из клеток пациента чужеродны или токсичны и должны быть атакованы.

УНТ-полимерный композит. Похожие на спагетти структуры – пучки УНТ.
(Сканирующий электронный микроскоп). (Фото: Yale University)

В проведенных исследователями экспериментах за 14 дней количество Т-клеток, культивируемых на композитной наносистеме, увеличилось в 200 раз. Кроме того, этот метод требует в 1000 раз меньшего количества интерлейкина-2, чем при обычных условиях культивирования. Для отделения УНТ-полимерных композитов от Т-клеток используется магнит.

«Опухоли подавляют иммунный ответ организма, и их можно сравнить с замком, окруженным рвом», – говорит руководитель исследования Тарек Фахми (Tarek Fahmy), адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии. «Наш метод рекрутирует значительно больше клеток для битвы и вооружает их, чтобы сделать суперкиллерами».

Стимуляция Т-клеток и их очистка от УНТ-полимерного композита. Иммунокомпетентные CD8+ Т-клетки изолируются из спленоцитов
и инкубируются с УНТ в течение трех дней. Затем размножившиеся и активированные Т-клетки очищаются от УНТ с помощью магнита и инъецируются
мышам, которым десятью днями ранее были перевиты опухоли. (Рис. Nature Nanotechnoloigy)

По словам Фахми, ранее разработанные методы увеличения количества антиген-специфичных Т-клеток требуют воздействия на взятые у пациента иммунные клетки других клеток, стимулирующих их активацию и пролиферацию. Это дорогостоящая процедура, чреватая неблагоприятной реакцией на чужеродные клетки. Использование учеными из Йельского университета магнитных УНТ-полимерных композитов устраняет этот риск с помощью простых недорогих магнитов.

По мнению Тарека Фаделя (Tarek Fadel), первого автора статьи, «модуляторные нанотехнологии дают уникальные возможности для разработки перспективных новых методов лечения, таких как Т-клеточная иммунотерапия. Инженеры продвигаются вперед в разработке следующих поколений наноматериалов, позволяющих совершать научные прорывы во многих областях, в том числе в исследовании рака».

Оригинальная статья

A carbon nanotube–polymer composite for T-cell therapy