Üks põhjusi, miks vähk on nii surmav, on see, et see suudab vältida organismi immuunsüsteemi rünnakuid, mis võimaldab kasvajatel õitseda ja levida. Teadlased võivad proovida indutseerida immuunsüsteemi, mida nimetatakse immunoteraapiaks, minema rünnakurežiimi, et võidelda vähiga ja luua vähirakkude suhtes pikaajaline immuunresistentsus. Nüüd näitavad Harvardi ülikooli Wyssi bioloogiliselt inspireeritud tehnika instituudi ja Harvardi tehnika- ja rakendusteaduste kooli (SEAS) teadlased programmeeritava biomaterjali mittekirurgilist süstimist, mis koondub in vivo spontaanselt 3D-struktuuriks, võib võidelda vähiga ja isegi aidata seda ennetada. ja ka nakkushaigused nagu HIV. Nende leidudest on teatatud ajakirjas Nature Biotechnology.
"Me saame luua 3D-struktuure, kasutades minimaalselt invasiivset kohaletoimetamist, et rikastada ja aktiveerida peremeesorganismi immuunrakke, et sihtida ja rünnata kahjulikke rakke in vivo," ütles uuringu vanemautor David Mooney, Ph. D. Wyssi Instituudi põhiõppejõud ja Robert P. Pinkas, Harvardi SEASi bioinseneri professor.
Ränidioksiidist valmistatud pisikesi biolagunevaid vardataolisi struktuure, mida tuntakse mesopoorsete ränidioksiidi varrastena (MSR), saab laadida bioloogiliste ja keemiliste ravimikomponentidega ning seejärel süstida nõelaga otse naha alla. Vardad kogunevad vaktsineerimiskohas spontaanselt kokku, moodustades kolmemõõtmelise karkassi, nagu valades kasti tikutopse laua hunnikusse. MSR-ide virna poorsed ruumid on piisav alt suured, et värvata ja täita dendriitrakke, mis on "seirerakud", mis jälgivad keha ja käivitavad immuunvastuse, kui tuvastatakse kahjulik esinemine.
"Nanosuurused mesopoorsed ränidioksiidi osakesed on juba kindlaks tehtud, et need on kasulikud üksikute rakkude seestpoolt manipuleerimiseks, kuid see on esimene kord, kui 3D-pildi loomiseks kasutatakse mikronisuuruses suuremaid osakesi. vivo karkass, mis võib värvata ja meelitada ligi kümneid miljoneid immuunrakke,“ütles kaasautor Jaeyun Kim, Ph. D., Sungkyunkwani ülikooli keemiatehnoloogia abiprofessor ja endine Wyssi instituudi järeldoktor.
Laboris sünteesitud MSR-id on ehitatud väikeste aukudega, mida tuntakse nanopooridena. Nanopoore saab täita spetsiifiliste tsütokiinide, oligonukleotiidide, suurte valguantigeenide või erinevate huvipakkuvate ravimitega, et võimaldada suurel hulgal võimalikke kombinatsioone mitmesuguste infektsioonide raviks.
"Kuigi praegu keskendume vähivaktsiini väljatöötamisele, saame tulevikus erinevat tüüpi tsütokiinide abil manipuleerida, millist tüüpi dendriitrakke või muud tüüpi immuunrakke värvatakse 3D-karkassile. MSR-idest vabastatud,”ütles kaasautor Aileen Li, doktoriõppe üliõpilane. D. bioinseneri erialal Harvard SEASis. "MSR-de pinnaomaduste ja pooride suuruse häälestamisega ning seetõttu erinevate valkude ja ravimite sissetoomise ja vabanemise kontrollimisega saame immuunsüsteemi manipuleerida mitme haiguse ravimiseks."
Kui 3D karkass on dendriitrakud kehast värvanud, vabanevad MSR-ides sisalduvad ravimid, mis käivitab nende "seire" päästiku ja käivitab immuunvastuse. Aktiveeritud dendriitrakud lahkuvad karkassist ja liiguvad lümfisõlmedesse, kus nad tekitavad häiret ja suunavad organismi immuunsüsteemi ründama konkreetseid rakke, näiteks vähirakke. Süstekohas MSR-id biolagunevad ja lahustuvad loomulikul teel mõne kuu jooksul.
Siiani on teadlased 3D-vaktsiini testinud ainult hiirtel, kuid on leidnud, et see on väga tõhus. Eksperiment näitas, et süstitav 3D karkass värbas ja tõmbas ligi miljoneid dendriitrakke peremeeshiirtel, enne kui rakud lümfisõlmedesse hajutasid ja võimsa immuunvastuse käivitas.
Vaktsiinid valmistatakse lihts alt ja kiiresti, nii et tekkiva nakkushaiguse korral võivad need olla väga kiiresti laialdaselt kättesaadavad. "Me eeldame, et 3D-vaktsiinid võivad olla laias laastus kasulikud paljudes tingimustes ja nende süstitav olemus muudaks nende manustamise lihtsaks nii kliinikus kui ka väljaspool," ütles Mooney.
Kuna vaktsiin käivitab immuunvastuse, võib seda meetodit kasutada isegi ennetav alt, suurendades organismi immuunresistentsust enne nakatumist.
"Süstitavad immunoteraapiad, mis kasutavad programmeeritavaid biomaterjale võimsa vahendina sihipärase ravi ja ennetava hoolduse pakkumiseks, võivad aidata võidelda terve hulga surmavate infektsioonidega, sealhulgas levinud ülemaailmsete tapjatega nagu HIV ja Ebola, aga ka vähiga," ütles Wyss. Instituudi asutajadirektor Donald Ingber, M. D., Ph. D. kes on ka Judah Folkman vaskulaarbioloogia professor Harvardi meditsiinikoolis ja Bostoni lastehaiglas ning bioinseneri professor Harvard SEASis."Need süstitavad 3D-vaktsiinid pakuvad minimaalselt invasiivset ja skaleeritavat viisi, kuidas pakkuda ravimeetodeid, mis jäljendavad organismi enda võimsat immuunvastust haiguste puhul, mis on varem suutnud immuunsüsteemi tuvastamist takistada."
