Optogenetic技术在各处使用光触发免疫疗法

新的optogenetic技术由马萨诸塞大学医学院的科学家们开发和德州农工大学健康科学中心生物科学与技术学院,叫做optogenetic免疫调节,能够激活免疫细胞攻击小鼠黑色素瘤肿瘤。利用近红外光,研究人员已经证明了他们能选择性地激活免疫反应通过控制钙离子流入细胞。这个突破可能导致侵入性较小,更多的控制和选择性免疫疗法对癌症治疗。

“这是第一次有人用optogenetic技术来刺激免疫系统,更不用说抗癌的功效细胞研究报告的作者表示:“帮派汉博士,生物化学和分子药理学助理教授马塞诸斯州大学医学院。“优势optogentic方法在其他免疫疗法,通常激活全球免疫反应,是我们现在有工具密切监控的剂量和位置治疗减轻对健康组织潜在的副作用。”

神经科学家已经使用光遗传学,结合最近突破光学技术和遗传学、动物个体神经元的刺激活动使用光。神经细胞与光敏蛋白质工程,允许研究人员发送或停止发送神经冲动时暴露于特定颜色的光。这使得研究人员绘制和解码神经回路在活的动物。

适应这种技术用在其他细胞已被证明具有挑战性。Optogenetic技术针对神经元依靠电脉冲这些细胞使用快速传递信息。其他细胞使用不同,更加多样化,交流的方法,使他们更难以打开或关闭。通常这些细胞也发现更深层次的身体很难光穿透。

汉博士合作Yubin周博士,平移癌症研究中心的助理教授在德州农工大学健康科学中心生物科学与技术学院,走近这些问题通过专注于钙离子流入细胞作为一个潜在的开/关开关,使用专门设计的上转换纳米粒子激活它们。技术的细节发表在eLife(http://elifesciences.org/content/4/e10024)。

周博士和他的团队转基因树突细胞光敏钙门控蛋白质。当暴露在蓝色的光,树突细胞的钙离子门打开,它被激活。(一旦激活,树突细胞是负责编程比攻击感染t细胞或癌细胞。)当灯关闭,大门关闭和树突细胞关掉。

韩达到免疫细胞在活的动物,他所开发的一种纳米颗粒附着在细胞,近红外光转换成可见的蓝色的光。与蓝光,近红外光可以穿透组织两厘米的深度。当近红外光的纳米颗粒在动物它转换蓝光。这反过来激活光敏细胞蛋白质控制钙的流。

感光细胞和纳米粒子,称为opto-CRAC,然后交付与肿瘤抗原替代卵白蛋白小鼠黑色素瘤肿瘤的淋巴结是否可以激活免疫反应目标肿瘤细胞。肿瘤抗原,如卵清蛋白,需要新激活的t细胞和他们的目标程序。

“当我们暴露了近红外激光对这些动物模型注射纳米颗粒和免疫细胞基因工程,这使得在树突细胞钙通道开放,我们看到一个相应的增加被激活的t细胞,”汉说。

汉说,“更重要的是,我们看到显著抑制肿瘤的生长和肿瘤体积减少在这些动物。这表明激活树突状细胞成功编程t细胞攻击肿瘤。”

该方法的一个优点是,研究人员可以很好地调整细胞被激活,在身体的哪一部分。这种特异性可能降低整个系统的副作用常见与其他有针对性的癌症免疫疗法。

它也可能这种技术可以适应其他免疫研究,心脏、内分泌或造血细胞。“任何细胞钙用于执行其任务可能激活使用这种新开发的技术,”汉说。“这个系统的灵活性意味着它可以适应探索其他细胞过程而最小干扰其他生理或生物功能。”