Super-soldier-T-Zellen im Kampf gegen den Krebs besser nach einer transformierende DNA Lieferung

Ich genießen online-shopping. Aber ich finde mich oft Füssing über die Lieferung Optionen während der Kaufabwicklung. Das ist, weil nicht alle Liefer-services sind ebenso effizient und stressfrei.

Diese persönliche Erfahrung hat auch inspiriert meine Forschung. Als Postdoc-Stipendiat an der Stanford Universität, ich habe engineered winzigen Nanomaterialien—Objekte, die etwa 10.000 mal kleiner als ein Reiskorn—besser übermitteln DNA in weißen Blutkörperchen, den sogenannten T-Zellen, die zu verteidigen uns gegen den Krebs. Meine Methode, die ich denke, der als das äquivalent von FedEx und UPS liefert DNA effizient an T-Zellen, wandelt diese dann in super-Soldaten, die für die Verfolgung und Angriff auf die Krebszellen.

Das Versprechen der immuno-Medizin

Trotz jahrzehntelanger Forschung, Krebs bleibt eine herausfordernde Krankheit zu behandeln, weil Krebszellen mutieren schnell, resistent gegen Behandlungen wie Chemotherapeutika und Strahlung. Die World Health Organisation schätzt, dass im Jahr 2018 fast 10 Millionen Menschen an Krebs gestorben. Die geschätzten volkswirtschaftlichen Kosten durch Behandlungen und verlorene Produktivität, wenn die Patienten nicht arbeiten konnte während der Behandlung war eine satte US$1,2 Billionen, und das ist voraussichtlich mit einer alternden Bevölkerung.

In den 1990er-Jahren, James Allison und Tasuku Honjo, wer gewann im Jahr 2018 den Nobelpreis in Medizin oder Physiologie für die Immuntherapie bei Krebs, entdeckt, dass Krebszellen hemmen können T-Zellen und verhindern, dass Sie die Erkennung von Tumorzellen. Sie war Vorreiter für eine Strategie mit Proteine, so genannte Antikörper binden an Krebszellen. Dies verhindert, dass die Krebszellen sich mit T-Zellen und zu unterdrücken.

Die zweite Art der Krebs-Immuntherapie, die ich studiere, beinhaltet die gentechnische T-Zellen mit maßgeschneiderten DNA. Die DNA-füge ich in T-Zellen kodiert für Proteine, die die Funktion wie die Waffen, die töten Krebszellen schneller, bevor Sie eine chance, sich zu entwickeln, neue Mutationen.

Leider ist es nicht einfach zu liefern, die DNA in die Zellen, und die bisherigen Methoden sind unzureichend und gefährden die Krebs-Bekämpfung-Funktionen von T-Zellen. Einige T-Zellen hyperaktiv nach der DNA-Lieferung und greifen die Patienten eigene Organe.

Die Verbesserung der DNA-Lieferung

Es gibt zwei vorherrschende Arten zu liefern-DNA in T-Zellen. Die erste verwendet, Viren zu liefern, DNA. Die zweite verwendet bulk Elektroporation, eine Technik, die mithilfe von Strom zu schlagen Sie Löcher in die Zellen, sodass die DNA zu geben. Jedoch, beide sind ineffizient und haben mehrere Nachteile.

Viren legen Ihren eigenen viralen DNA in Wirtszellen neben der therapeutischen DNA bei der Lieferung. Dies ist gefährlich, als die langfristige Folge der viralen Gene in unserem Körper ist unbekannt. Viren können auch auslösen, toxische Immunreaktionen wie z.B. anhaltendes Fieber und sogar zum Tod führen. Ein weiterer Nachteil ist, dass Viren tragen können nur kleine Pakete von DNA, so dass es schwer zu Stopfen die neueste gene-editing-tools in Ihnen.

Diese Mängel ebnete den Weg für die Elektroporation. Diese Methode funktioniert, indem man Zellen zu starken elektrischen Feldern, erstellen Sie Löcher in den Zellen der Membran und ermöglichen der DNA passieren. Doch diese Technik ist ähnlich wie ein Kurier-Strahlen Löcher in einer person zu Hause zu liefern, Pakete. Ich und andere haben gezeigt, dass dieser Ansatz schadet der T-Zellen und dämpft Ihre Krebs-Bekämpfung Fähigkeit.

Die power von nano-engineering

Zur Schließung dieser technologischen Lücke habe, entwickelte ich eine neue Technik namens magnetische nano-electro-Injektion, oder MagNEI, liefern kann-DNA in T-Zellen bis zu vier mal effizienter als virus-und bulk-Elektroporation. Dies ist notwendig, um hohe zahlen von gentechnisch veränderten T-Zell-Soldaten—eine Milliarde oder so benötigt, um Krebs zu bekämpfen.

Dies ist, wie MagNEI funktioniert. Ich zuerst schmücken die T-Zellen mit FDA-zugelassenen magnetischen Teilchen, um Sie zu aktivieren und machen Sie empfänglicher für DNA-Lieferung. Dann verwende ich Magnete zum Schutz dieser Zellen auf hohlen nano-Röhrchen. Diese Rohre sind 10.000 mal kleiner im Durchmesser sind als ein Reiskorn. Nächsten, elektrische Felder angewendet werden durch die nano-Röhrchen zu schaffen kleine Poren oder Tunnel, die in die Zellmembran für DNA in die Zellen eindringen. Magnetische Kräfte dann direkt die DNA in den Nukleus der Zelle. Dies ist ein weitaus schonenderes Verfahren als die Elektroporation.

Neue Metriken zu beurteilen, Liefer-Techniken

Neben der Suche in DNA-Lieferung-Effizienz—der Anteil der Zellen, die erfolgreich transformiert mit gentechnisch veränderten DNA—es ist auch wichtig zu prüfen, die anderen Folgen der verschiedenen delivery-Methoden. Ich habe zum Beispiel festgestellt, dass die Fähigkeit von engineered T-Zell-Soldaten zu migrieren und auf die Jagd nach Krebszellen können schwächer sein, nach der DNA-Lieferung.

Meiner Meinung nach, die Krebs-Immuntherapie Gemeinschaft Bedürfnisse zu erweitern, die über einfache assessments wie die Effizienz und das überleben der Zelle zu beurteilen, die Nützlichkeit von neuen DNA-delivery-Techniken.

Also, kürzlich in einem Beitrag habe ich vorgeschlagen, ein framework mit neuen Kriterien für die Auswertung der DNA-delivery-Methoden am effektivsten sind. Eine Möglichkeit zur Bewertung der Auswirkungen von DNA-Lieferung zu Messen, wie sich die Aktivität bestimmter Gene verändern sich durch die Lieferung von Fremd-DNA.

Zum Beispiel fand ich, dass bulk Elektroporation bewirkt signifikante Veränderungen in der Aktivität von Genen in Verbindung mit den Stoffwechsel. Das könnte erklären, warum Zellen, die mit dieser Methode behandelt, wachsen langsam. Diese Reduktion im Zellwachstum können zu erhöhen die Herstellungskosten dieser engineered T-Zellen und verlängern die Behandlungszeit für die Patienten.