利用光的力量来对抗癌症

免疫疗法是最热门的新兴领域之一的癌症研究。毕竟,利用人体自身的细胞可以更有效的抗癌和微创比洪水整个系统有毒化学物质。

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研究所正在研究如何使用光控制免疫系统,诱导其抗癌的功效。

“虽然神经科学家多年来一直使用光刺激神经元,这是第一次的技术,称为光遗传学,被用于免疫系统,”周说。在神经科学,过程包括从光敏微生物基因工程细胞产生蛋白质,导致神经细胞要么发送或停止sending-nerve冲动当他们暴露于特定颜色的光。“神经科学家已经学到了很多关于大脑回路使用技术,”周说,“现在,研究人员在许多其他领域尝试。”

周和他的合作者已经修改了技术的免疫系统。这并不容易:与神经细胞,免疫细胞不要使用微小的电子脉冲交流。此外,免疫细胞位于深处身体并且不断地移动,所以光对他们来说是很困难的。

开发了一些独创性和合作。“我们与帮派汉麻萨诸塞州大学医学院博士谁生物光医学发展,”周说。”在一起,我们能够与尖端纳米技术结合先进的optogenetic方法。”Called optogenetic immunomodulation, their method was featured in a最近发表的文章在eLife。

“这项工作是由才华横溢的科学家在实验室:研究生连他和彭谭和博士后研究员Guolin马博士,”周说,“谁勇敢地承担这个艰巨的项目,克服了所有挑战的障碍,使这一技术成为现实。”

通过这种方法,研究人员可以控制免疫细胞的作用和“指导”他们杀死肿瘤细胞。他们用近红外激光,可以穿透在这种背景下,深意味着一厘米或威胁到组织,在纳米粒子的近红外光转化为蓝光,和引导转基因免疫细胞的活动。“我们可以无线控制免疫细胞深埋在组织的行动,”周说。

团队基因工程免疫细胞,钙门控蛋白质成为光敏感。当它们暴露在纳米粒子发出的蓝光,钙离子门打开。当灯是关闭的,大门关闭。更多的光会导致更大的钙,所以研究者们能够很好地调整calcium-dependent行动对抗入侵的病原体的免疫细胞或肿瘤细胞。

当一个动物肿瘤模型注射纳米颗粒和感光基因工程免疫细胞,引起的近红外激光钙通道打开,这提高了免疫反应来帮助杀死癌细胞。“这项技术减少肿瘤大小和转移,所以有很多应用程序,”周说。

这种方法的一个优点是,它只激活一种特定的免疫细胞,树突状细胞或t细胞,并且只在一个身体的一部分,在肿瘤引流淋巴结或附近,这有助于减少整个系统的副作用常见化疗。也是light-tunable、非侵入性和有很大的时间分辨率,换句话说,它可以打开时需要关闭时,它并不是。

研究的意义是深远的。“其他科学家可能会使用这项技术来帮助他们研究免疫,心脏和其他类型的细胞,使用钙来执行他们的任务,”周说。“那是一个相当酷的技术。使用这些工具,我们现在可以不仅回答基本问题之前从未体验过的科学还把它翻译成临床疾病干预。”

同时,周实验室已经将这种技术应用于建立一种更有效地筛选潜在的抗癌药物。“如果成功,”周说,“所有这些努力将显著改善当前癌症免疫疗法通过个体化治疗究竟是何时何地需要,同时减少副作用。”