用远程控制攻击的激光打开癌症免疫细胞

癌症免疫细胞治疗已经取得了令人瞩目的成功，如拯救美国前总统吉米卡特免于脑癌。但免疫疗法也有许多悲剧的失败。致力于优化创新治疗的研究人员已经植入了一种基因开关，可以在肿瘤内部激活T细胞。与电视遥控器中使用的类似的遥控光波与金纳米棒结合以翻转开关。

有一天，远程指挥官可能会针对恶性肿瘤发动免疫细胞攻击。从身体外部调动靶向癌症免疫治疗的能力已经更接近成为现实。

乔治亚理工学院的生物工程师已经将热敏开关安装到T型电池中，当热量打开开关时可以激活T型电池。该方法在老鼠身上进行了测试并发表在一项新的研究中，该方法在当地具有针对性，并且有朝一日可以帮助将免疫疗法转变为精准的抗癌仪器。

免疫疗法成为头条新闻，令人瞩目的成功案例如挽救美国前总统吉米卡特免于脑癌。但不幸的是，这种激活人体自身免疫系统对抗癌症和其他疾病的治疗方法也被证明是无可避免的。

主要调查人员Gabe Kwong说：“在辐射和传统化疗失败的患者中，T细胞疗法已经发光，但疗法仍然是新的。“这项研究是迈向更有效的一步。”

激光，金和T细胞

在这项研究中，Kwong的研究小组成功地将他们的遥控方法通过初步测试，用于植入肿瘤的小鼠（所谓的肿瘤幻影，专门为某些实验设计）。遥控器通过三个基本组件工作。

首先，研究人员修改了T细胞，一种白血球细胞，包括一个遗传开关，当它开启时，细胞的特定蛋白表达增加了200多倍。这种能力可以用来指导T细胞的抗癌活动。

将T细胞关闭后引入放入小鼠体内的肿瘤模型中。肿瘤模型还包括金纳米棒，只有几十个原子大小。研究人员从小鼠体外的近红外线（NIR）范围内将温和的激光脉冲照射到肿瘤所在的位置。

接收光波的纳米棒将它们转化为有用的局部轻度热量，使研究人员能够精确地加温肿瘤。升高的热量打开了T型电池的工程开关。

超激活的T细胞

这项研究磨练了该方法，并确认其组件在活动物体中起作用。这项研究的目的不是治疗癌症，尽管这是下一步，而这一步已经开始了。

“在即将进行的实验中，我们正在实施这种方法来治疗侵袭性肿瘤并建立抗癌有效性，”邝博士是乔治亚理工学院和埃默里大学Wallace H. Coulter生物医学工程系的助理教授。

研究人员在最新一期的ACS合成生物学杂志上发表了他们的结果。该研究的第一作者是研究生助理伊恩米勒。该研究由美国国家卫生研究院，国家科学基金会，Burroughs Wellcome基金会，Shurl和Kay Curci基金会资助。

更好的免疫治疗

当生物工程师在身体外时，已经可以用T细胞做很多事情。

Kwong说：“现在，我们擅长收集病人自己的T细胞，修改靶向癌症，在身体外生长，直到其中有数以亿计的细胞。” “但只要我们将它们注射回患者体内，我们就会失去对体内T细胞活动的控制。”

癌症是臭名昭着的，当T细胞爬入肿瘤时，肿瘤倾向于关闭T细胞的致癌能力。研究人员一直在努力改变他们。

Kwong的遥控器在实验室里已经做到了这一点，同时也增强了T细胞的活性。

T细胞毒性

切换开关也很重要。如果T细胞被设计成永远处于激活状态，并且它们在人体内移动时可能会损伤健康组织。

“将会有脱靶毒性，所以你真的想确定他们的激活，”邝说。“我们的长期目标是激活位点特异性，因此T细胞可以克服肿瘤的免疫抑制，并成为更好的杀手。”

当遥控器关闭时，Kwong的工程T细胞也会关闭，因为习惯的体温不足以激活开关。

热震开关

开关是人体细胞中的一种自然安全机制，它已经发展到防止热冲击，并在组织温度升高超过身体正常工作范围（以37摄氏度（98.6 F）为中心）时开启。但研究人员将T细胞与开关重新配合，使其开启其他功能，并可用于激活细胞。

佐治亚理工学院的生物工程师发现，开关的工作温度范围为40到42摄氏度（104 - 107.6 F），足够高，不会对大部分高烧发生反应，低到不会损伤健康组织，也不会损坏工程T-细胞。

“当局部温度升高到45度（113°F）时，我们身体的一些细胞不喜欢它，”邝说。“但是，如果加热在40至42度的窗口内用近红外光的短脉冲进行精确控制，那么它会开启T细胞的开关，身体细胞仍然非常舒适。”

免疫目标和梦想

研究人员希望将开关与一些额外的癌症战斗武器结合在一起，他们预计将工程化为T细胞。

例如，称为细胞因子的分泌分子可以增强免疫细胞杀死癌症的能力，但不幸的是，细胞因子也可能是有毒的。Kwong说：“我们的长期目标是设计T细胞，以便在本地和少量指挥下制造和释放强大的免疫系统兴奋剂，如细胞因子。”

在其他研究中，温和加热的金纳米棒已被证明可以杀死肿瘤或阻止转移。但T细胞治疗可能会更彻底，此外，有希望的是，有一天可以让患者接受长期记忆免疫反应，以防癌症复发。