สวิตช์ภูมิคุ้มกันที่ควบคุมด้วยแสงสามารถใช้เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็งได้

เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยจากสถาบันวิศวกรรมกระบวนการ (IPE) ของ Chinese Academy of Sciences (CAS) และมหาวิทยาลัย Chinese Academy of Sciences (UCAS) ได้สร้างแพลตฟอร์มวัคซีนเซลล์เนื้องอก (TCV) ใหม่ ซึ่งสามารถให้อัตราการเต้นของหัวใจที่เหมาะสมที่สุด การเสริมภูมิคุ้มกันโดยการใช้แสงอินฟราเรดใกล้ (NIR) ที่บริเวณที่ฉีดวัคซีนตามความต้องการตามการลุกลามของเนื้องอก ผลการวิจัยได้รับการเผยแพร่ออนไลน์ใน Nature Communications
วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดคืออะไร? อะไรคือข้อดีของวัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดมากกว่าวัคซีนสำหรับเนื้องอกอื่นๆ? สถานการณ์การใช้งานวัคซีนนี้ในอนาคตจะเป็นอย่างไร เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม นักข่าวจาก Science and Technology Daily ได้สัมภาษณ์ผู้เชี่ยวชาญที่ทำการวิจัยนี้
วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดมีศักยภาพในการรักษาแบบแม่นยำเฉพาะรายบุคคล
วัคซีนสำหรับเนื้องอกได้รับการพิจารณามานานแล้วว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันสำหรับเนื้องอก ซึ่งสามารถใช้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายในการต่อสู้กับเซลล์เนื้องอกได้ ในบรรดาวัคซีนสำหรับเนื้องอก วัคซีนสำหรับเซลล์เนื้องอกทั้งหมดถือเป็นการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันสำหรับเนื้องอกแบบคลาสสิกเฉพาะบุคคล
"โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดเป็นวัคซีนสำหรับเนื้องอกที่ได้มาจากการยับยั้งการทำงานของเซลล์เนื้องอกทั้งหมดโดยใช้วิธีการทางกายภาพหรือทางเคมี" Yanlin Lv ผู้เขียนร่วมคนแรกของรายงานวิจัยและผู้ร่วมวิจัยจากสถาบันวิศวกรรมกระบวนการ กล่าวกับผู้สื่อข่าวว่าการรักษาแบบยับยั้งการทำให้เซลล์มะเร็งสูญเสียความเป็นเนื้องอกจากภายใน แต่ยังคงรักษาภูมิคุ้มกันเอาไว้ได้ ดังนั้นวัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดจึงมีชุดวัคซีนครบชุด แอนติเจนที่จำเพาะต่อเนื้องอกและเกี่ยวข้องกับเนื้องอกซึ่งสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันจำเพาะจากร่างกายได้
หลังการฉีดวัคซีน แอนติเจนของเนื้องอกของวัคซีนจะถูกปล่อยออกมา กระตุ้นให้เซลล์ที่สร้างแอนติเจน (กลุ่มของเซลล์ภูมิคุ้มกัน) รับรู้ ดูดซึม และนำเสนอ จากนั้นกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเพื่อฆ่าเซลล์เนื้องอกโดยเฉพาะ จึงยับยั้งการเจริญเติบโต ของเนื้องอกหรือกำจัดเนื้องอก
ในความเห็นของ Lv Yanlin เมื่อเปรียบเทียบกับวัคซีนสำหรับเนื้องอกอื่นๆ วัคซีนสำหรับเซลล์เนื้องอกทั้งหมดมีข้อดีหลักๆ 3 ประการ "ประการแรก ในแง่ของการเตรียมการ วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดนั้นเรียบง่าย ราคาไม่แพง และได้วัตถุดิบง่าย ในเวลาเดียวกัน วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดประกอบด้วยแอนติเจนของเนื้องอกทั้งหมด ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงขั้นตอนที่ซับซ้อนในการระบุแอนติเจนของเนื้องอก และสามารถกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันได้หลายรูปแบบ ซึ่งช่วยลดโอกาสที่ภูมิคุ้มกันจะหลบหนีออกไป" ยิ่งไปกว่านั้น วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดยังมีศักยภาพมากขึ้นสำหรับการรักษาแบบแม่นยำเฉพาะรายบุคคล เนื่องจากมีแอนติเจนของเนื้องอกโดยอัตโนมัติ Lv Yanlin กล่าว
อย่างไรก็ตาม ทุกสิ่งทุกอย่างมีสองด้าน และวัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมดก็มีข้อเสีย นั่นคือ ภูมิคุ้มกันอ่อนแอ และการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่กระตุ้นออกมานั้นแตกต่างกันไปอย่างมากในแต่ละคน ดังนั้นจึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนาแนวคิดและเทคโนโลยีใหม่ ๆ ผ่านการพัฒนาแบบสหวิทยาการข้ามสาขาวิชาเพื่อตระหนักถึงการสร้างภูมิคุ้มกันตามความต้องการ
นำโดย Ma Guanghui นักวิชาการของ Chinese Academy of Sciences และนักวิจัยของ Institute of Process Engineering และ Wei Wei นักวิจัยของ Institute of Process Engineering ซึ่งเป็นนักวิจัยของสถาบัน โดยอิงจากรากฐานการวิจัยของการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันบำบัดเนื้องอก และวิศวกรรมรูปแบบขนาดยาทางชีวภาพเป็นเวลาหลายปี ได้ทำการวิจัยร่วมกันเกี่ยวกับวัสดุที่มีฟังก์ชั่นการถ่ายภาพและวิศวกรรมรูปแบบขนาดยาเลียนแบบชีวภาพร่วมกับ Tian Zhiyuan ศาสตราจารย์ของ School of Chemical Sciences แห่ง University of Chinese Academy of Sciences
การแก้ปัญหาสำคัญสองประการของภูมิคุ้มกันอ่อนแอและการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในร่างกายที่ไม่สามารถควบคุมได้
เมื่อพูดถึงการเตรียมวัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งหมด เมิ่ง เจียฉี ผู้ร่วมเขียนบทความชุดแรกและนักศึกษาปริญญาเอกจาก University of Chinese Academy of Sciences ได้ให้คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการเตรียมวัคซีนเชื้อตายแก่นักข่าว เธอกล่าวว่า "การยับยั้งวัคซีนมักมีการปิดใช้งานทางเคมี การปิดใช้งานทางกายภาพ และวิธีอื่น ๆ แนวคิดหลักคือการทำลายโครงสร้างโปรตีนของเซลล์เพื่อให้สูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพ การปิดใช้งานสารเคมีทำได้สำเร็จผ่านสารเคมี รีเอเจนต์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารละลายฟอร์มาลดีไฮด์ ฯลฯ การยับยั้งทางกายภาพทำได้โดยใช้อุณหภูมิสูง แสงอัลตราไวโอเลต การแช่แข็งและการละลายซ้ำๆ และวิธีการทางกายภาพอื่นๆ ในการจัดการกับเซลล์"
Meng Jiaqi อธิบายว่าในกระบวนการเตรียมการ หลังจากที่วัคซีนเซลล์เนื้องอกแบบดั้งเดิมหมดฤทธิ์ โครงสร้างของเซลล์อาจได้รับความเสียหาย มีปัญหาหลายอย่าง เช่น การรั่วไหลของแอนติเจนหรือการสูญเสีย ซึ่งในทางกลับกัน แสดงออกในการก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในร่างกายที่อ่อนแอ . ในกระบวนการใช้ วัคซีนเซลล์เนื้องอกแบบดั้งเดิมยังคงมีปัญหาในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่อ่อนแอ ซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในประสิทธิภาพการสรรหาเซลล์ที่สร้างแอนติเจนที่ต่ำ ความสามารถในการสร้างแอนติเจนที่อ่อนแอ และการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ไม่สามารถควบคุมได้
ในงานวิจัยนี้ ผู้วิจัยได้ออกแบบพิเศษเพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้น "ขั้นแรกเราบรรจุอนุภาคนาโนที่มีผลกระทบต่อความร้อนจากแสงเข้าไปในเซลล์เนื้องอก และกระตุ้นให้พวกมันผลิตโปรตีนช็อกความร้อนผ่านการสัมผัสกับแสงอินฟราเรดใกล้ ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเสริมภูมิคุ้มกันภายนอกเพื่อเพิ่มการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน" ดร. พาวเวลล์ ผู้ร่วมเขียนรายงานฉบับนี้และเป็นสมาชิกของ School of Chemical Sciences แห่ง University of Chinese Academy of Sciences กล่าวว่า "หลังจากนั้น เราได้หยุดการทำงานของเซลล์เนื้องอกที่ได้รับการบำบัดด้วยการละลายน้ำแข็ง กล่าวคือ เราได้รับ วัคซีนเซลล์เนื้องอกทั้งเซลล์ที่ควบคุมด้วยแสง (LN-TCV) ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าแอนติเจนที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกสามารถคงอยู่ได้อย่างครบถ้วน "
หลังจากฉีดวัคซีนครั้งเดียว ทีมวิจัยก็สามารถสร้างการตอบสนองต่อการอักเสบเล็กน้อยที่เกิดขึ้นเฉพาะที่ได้โดยการใช้การฉายรังสีเลเซอร์ช่วงใกล้อินฟราเรดไปยังบริเวณที่ฉีดวัคซีน กระบวนการนี้ส่งเสริมการสรรหา การกระตุ้น และการนำเสนอเซลล์เดนไดรติก ซึ่งจะกระตุ้นทีเซลล์ในต่อมน้ำเหลืองเพื่อฆ่าเซลล์เนื้องอกในภายหลัง
บนพื้นฐานนี้ เพื่อติดตามอัตราการเติบโตของเนื้องอก ทีมวิจัยยังได้เสนอตัวบ่งชี้ - ความผันผวนของอัตราการเติบโตของเนื้องอก (FTGR) ความผันผวนของอัตราการเติบโตของเนื้องอกสามารถทำได้โดยการฉายรังสีเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดซ้ำๆ ที่บริเวณฉีดวัคซีน ซึ่งเป็นมาตรฐานในการเพิ่มการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันตามความต้องการอย่างสมเหตุสมผล ช่วยให้เครื่องกระตุ้นชีพจรปรับให้เข้ากับกระบวนการพัฒนาของเนื้องอกได้อย่างแม่นยำ
ผลลัพธ์ของวัคซีนเซลล์เนื้องอกที่ควบคุมด้วยภาพถ่ายยังคงเป็นของการวิจัยพรีคลินิก
Yanlin Lu กล่าวว่า การวิจัยครั้งนี้แก้ปัญหาภูมิคุ้มกันอ่อนแอของวัคซีนเซลล์เนื้องอกแบบดั้งเดิม รวมถึงปัญหาการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันในร่างกายที่ไม่สามารถควบคุมได้
"ในกระบวนการสร้างวัคซีนเซลล์เนื้องอกที่ควบคุมด้วยภาพถ่าย เราได้กระตุ้นการผลิตสารเสริมภายนอกโดยการโหลดอนุภาคนาโนความร้อนใต้แสงและการฉายรังสีเซลล์เนื้องอกด้วยเลเซอร์อินฟราเรดใกล้ โดยปกติแล้วสารเสริมภายนอกจะผลิตโดยการแปลงพันธุ์ และแนวทางของเราง่ายกว่า ใช้เวลาน้อยกว่าและจัดการได้ง่ายกว่ากระบวนการแปลงพันธุ์โดยใช้ไวรัสเป็นสื่อกลาง" หยานหลินลู่กล่าว
ในขณะเดียวกัน ทีมวิจัยใช้การแช่แข็งและการละลายสองครั้งเพื่อหยุดการทำงานของเซลล์เนื้องอก ซึ่งในด้านหนึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าแอนติเจนที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกทั้งหมดสามารถคงอยู่ได้และไม่รั่วไหล ในทางกลับกัน วัคซีนที่เตรียมด้วยวิธีนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแอนติเจนของเนื้องอกจะถูกเก็บไว้เป็นเวลานานในบริเวณที่ฉีดวัคซีน
นอกจากนี้ การใช้แสงอินฟราเรดใกล้ซึ่งเป็นวิธีการที่เรียบง่ายและไม่รุกรานในการจัดการกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน ถือเป็นนวัตกรรมที่สำคัญของการศึกษาครั้งนี้
"หลังจากการฉีดวัคซีนเซลล์เนื้องอกที่ควบคุมด้วยแสงเพียงครั้งเดียว การฉายรังสีบริเวณที่ฉีดวัคซีนด้วยเลเซอร์อินฟราเรดใกล้จะกระตุ้นให้เกิดความร้อนเฉพาะที่ ซึ่งสร้างสภาพแวดล้อมที่มีการอักเสบเล็กน้อยในท้องถิ่น ซึ่งส่งเสริมการสรรหาเซลล์ที่สร้างแอนติเจนและเพิ่มขอบเขตของ การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อต้านเนื้องอก และในขณะที่ติดตามการลุกลามของการต่อต้านเนื้องอก บริเวณที่ฉีดวัคซีนสามารถฉายรังสีอีกครั้งด้วยแสงอินฟราเรดใกล้ได้อีกครั้งในเวลาที่จำเป็น เพื่อกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเพิ่มเติมเพื่อให้บรรลุการปราบปรามหรือการกวาดล้างเนื้องอก" พาวเวลล์อธิบาย
ในความเห็นของ Yanlin Lu แพลตฟอร์มวัคซีนสำหรับเซลล์เนื้องอกใหม่นี้สำรวจความเป็นไปได้ในการจัดการกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกันด้วยการมองเห็น ซึ่งมีศักยภาพสูงและมีแนวโน้มสดใสสำหรับการแปลผลทางคลินิก “ในอนาคต แพลตฟอร์มนี้ยังมีพื้นที่สำหรับการพัฒนาอีกมาก สภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกมีความซับซ้อนมากและเราสามารถขยายวัคซีนจากเซลล์เนื้องอกเดี่ยวไปสู่เซลล์ผสมต่างๆ ของเนื้อเยื่อเนื้องอก ซึ่งอาจช่วยสร้างระบบภูมิคุ้มกัน ด้วยคลังแอนติเจนที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นซึ่งมีแอนติเจนมากขึ้น นำเสนอความเป็นไปได้ในการกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันให้เหมาะสมกับแต่ละบุคคลและแข็งแกร่งขึ้น ตลอดจนปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพผลการรักษาต่อไป" เธอพูด.
ในอนาคต เลเซอร์อาจถูกแทนที่ด้วยไดโอดเปล่งแสง (LED) ในระหว่างการแปลทางคลินิก และนักวิจัยอาจออกแบบไฟ LED แพทช์ที่ควบคุมจากระยะไกลและสวมใส่ได้ เพื่อปรับปรุงการปฏิบัติตามของผู้ป่วยและความคล่องตัวของแพทย์ให้ดียิ่งขึ้น Yanlin Lu กล่าวว่า "เราจินตนาการถึงอนาคตที่ผู้ป่วยที่ได้รับการฉีดวัคซีนป้องกันเซลล์เนื้องอกทั้งเซลล์สามารถรับการรักษาทางไกลจากที่บ้านได้อย่างสะดวกสบาย และรับการรักษาโดยใช้สมาร์ทโฟนช่วยได้ ซึ่งจะช่วยกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันและการรักษาเฉพาะบุคคลได้อย่างมีประสิทธิภาพใน ปฏิบัติการทันที"
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยยังเน้นย้ำว่าการค้นพบนี้ยังอยู่ในขั้นพรีคลินิก และประสิทธิภาพทางคลินิกที่แท้จริงยังคงได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติม แปลด้วย www.DeepL.com/Translator (เวอร์ชันฟรี)