Eine aktuelle UCLA-Studie demonstriert ein neues Verfahren zum Screening von T-Zellen, die Teil der natürlichen Abwehrkräfte des Körpers sind, auf Merkmale, die für den Erfolg zellbasierter Behandlungen entscheidend sind. Die Methode filtert T-Zellen anhand der Rezeptorproteine, die sich auf ihrer Oberfläche befinden – die es ihnen ermöglichen, sich an bestimmte Bedrohungen zu klammern – und der Art und Menge der zelltötenden oder eine Immunantwort auslösenden Moleküle, die sie absondern.
Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Mit ihrer Screening-Methode entdeckten die Forscher drei bisher nicht identifizierte, natürlich vorkommende T-Zell-Rezeptoren, die auf Prostatakrebs abzielen. In Validierungstests lösten T-Zellrezeptoren, die mit den höchsten Sekretionsraten assoziiert sind, am wahrscheinlichsten eine Reaktion gegen Krebszellen aus. Die Rate funktionsfähiger T-Zell-Rezeptoren war etwa zehnmal höher als bei früheren Techniken.
Ein genauerer Blick auf die von der UCLA entwickelten Nanovials, bei denen es sich um Hydrogelpartikel handelt, die als Millionen suspendierbarer Vertiefungen für einzelne Zellen dienen. Sie bestehen aus technischen Biomaterialien, die leicht mit verschiedenen Biomolekülen wie Antikörpern und Antigenen modifiziert werden können. Bildnachweis: CNSI an der UCLA
Die Immuntherapie, eine Behandlung, die die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers nutzt, ist ein immer wichtiger werdendes Thema der Forschung zu Krebs und anderen schweren Krankheiten. Das Potenzial manipulierter T-Zell-basierter Immuntherapien beruht zum Teil auf ihrer Fähigkeit, gezielt auf Krankheitssignaturen abzuzielen, die von gentechnisch veränderten Rezeptoren „erkannt“ werden. Seit 2017 haben sieben Therapien, die Immunzellen einsetzen, die Zulassung der Food and Drug Administration zur Behandlung von Blut- und Hautkrebs erhalten.
Die Wissenschaftler verwendeten Nanovials, mikroskopisch kleine schalenförmige Hydrogelbehälter, die an der UCLA entwickelt wurden. Im Inneren sind die Behälter so gestaltet, dass sie speziell geformte Moleküle enthalten, die es jedem ermöglichen, eine Zelle und ausgewählte Sekrete einzufangen.
Das Team wertete zunächst eine Population von 20 Millionen T-Zellen aus, die aus der Blutprobe eines gesunden Patienten stammten. Verschiedene Gruppen von Nanofläschchen hatten Ziele, die mit unterschiedlichen häufigen Viren assoziiert waren. Diese Studie bestätigte die Fähigkeit von Nanofläschchen, T-Zellen und ihre Rezeptoren zu finden, die auf Viren reagieren.
Durch den Einsatz von Technologie zum Sortieren einzelner Zellen und zum Auffangen ihrer Sekrete entwickeln UCLA-Forscher eine Methode, um T-Zellen schnell auf ihre Wirksamkeit bei der Bekämpfung eines für Prostatatumorzellen spezifischen Proteins zu untersuchen. Bildnachweis: CNSI an der UCLA
Ein zweites Experiment mit einem anderen Patienten wandte die Technologie auf ein viel schwierigeres Problem an: seltene Prostatakrebsziele, die die Wissenschaftler in früheren Studien identifiziert hatten. Wichtig ist, dass diese molekularen Ziele sowohl die T-Zellen einfangen als auch dazu veranlassen, bestimmte Moleküle abzusondern, die die Zielzellen abtöten. In anderen Experimenten enthielten die Nanofläschchen auch Moleküle, die es jedem ermöglichten, mehr als eine Art immunaktivierendes Sekret einzufangen.
Die drei noch nie zuvor entdeckten Rezeptoren für Prostatakrebs, die in dieser Forschung gefunden wurden, könnten letztendlich zu neuen Immuntherapien zur Tumorbekämpfung führen. Die in der Studie gezeigte Fähigkeit, T-Zellen auszuwählen, die sowohl an ein krankheitsbezogenes Ziel binden als auch zahlreiche Moleküle absondern, die eine Immunantwort auslösen, dürfte große Vorteile für die Entdeckung zusätzlicher neuer krankheitsspezifischer Rezeptoren, die Entwicklung von Zelltherapien usw. bieten Umsetzung dieser Therapien zum Wohle der Patienten. Durch die Verwendung standardmäßiger Labortechniken zur Kennzeichnung und Analyse der Nanofläschchen und ihres Inhalts können mehr Forscher die neue Technik anwenden.
Mehr Informationen:
Doyeon Koo et al., Definition von T-Zell-Rezeptor-Repertoires mithilfe nanovialbasierter Bindung und funktionellem Screening, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2320442121