UCLA Forscher haben entwickelten künstliche T-Lymphozyten oder T-Zellen Das ist so nah an menschlichen T-Zellen, dass es eines Tages zur Behandlung von Krebs und anderen Autoimmunerkrankungen verwendet werden könnte.

T-Zellen sind eine Art von weißen Blutkörperchen, die eine Schlüsselrolle bei der Abwehr spezifischer Keime spielen.

Sie reifen zuerst in der Thymusdrüse im Nacken. Wenn die Infektion in den Körper eindringt, fließen sie durch die Blutbahnen, um die infizierten Bereiche zu erreichen.

Weil sie sich nicht nur zwischen kleine Lücken und Poren zwängen müssen, sondern auch Keime abwehren, können sich T-Zellen bis auf ein Viertel ihrer normalen Größe verformen und fast das Dreifache ihrer ursprünglichen Größe erreichen.

Natürliche T-Zellen sind sehr intelligent und anpassungsfähig, aber sie sind viel komplexer nachzuahmen.

Für Forschungs- und Anwendungszwecke mussten Forscher lange Zeit natürliche T-Zellen aus Tieren extrahieren. Selbst die extrahierten T-Zellen sind jedoch zu empfindlich und können unter Laborbedingungen nicht länger als eine Woche überleben. Infolgedessen werden viele Tiere benötigt, um solche Forschungen durchzuführen.

Aber jetzt sind die UCLA Forscher gewesen in der Lage, die Form, Größe und Flexibilität von T-Zellen zu replizieren, die es ihnen ermöglichen, ihre grundlegenden Funktionen des Targeting und des Homing in Infektionen durchzuführen.

"Die komplexe Struktur von T-Zellen und ihre Multifunktionalität haben es Wissenschaftlern erschwert, sie im Labor zu replizieren. “ Alireza Moshaverinia, Assistenzprofessor für Prothetik an der Zahnmedizinischen Fakultät, sagte in einer Erklärung. "Mit diesem Durchbruch können wir synthetische T-Zellen einsetzen, um effizientere Wirkstoffträger zu entwickeln und das Verhalten von Immunzellen zu verstehen."

Er leitete ein interdisziplinäres Team bestehend aus: Mohammad Mahdi Hasani-Sadrabadi, einem Assistenten für Projektwissenschaft an der Samueli School of Engineering; Doktorand Fatemah Majedi; Steven Bensinger, Professor für Mikrobiologie, Immunologie und Molekulargenetik; Ben Wu, Professor für Zahnmedizin und Bioingenieurwesen; Louis Bouchard, außerordentlicher Professor für Chemie und Biochemie; und Paul Weiss, ein angesehener Professor für Chemie und Biochemie

Ihr Artikel ist in der Zeitschrift veröffentlicht Fortgeschrittene Werkstoffe.

Synthetische T-Zellen herstellen

Die Forscher mussten sowohl die Form als auch die Funktion natürlicher T-Zellen nachahmen.

"WWir dachten, wenn wir einige Partikel herstellen können, die T-Zellen in Form und Funktion imitieren, können wir die Experimente viel einfacher durchführen und den Bedarf an Labortieren verringern “, sagte Moshaverinia.

Um die Form nachzuahmen, verwendeten die Forscher ein mikrofluidisches Systemkonzentriert sich auf das Verhalten, die Kontrolle und die Manipulation von Flüssigkeiten, typischerweise im Submillimeterbereich.

Durch die Kombination von Mineralöl und einem Alginat-Biopolymer, einer gummiartigen Substanz aus Polysacchariden und Wasser, erzeugten sie Alginat-Mikropartikel, die die Form und Struktur von natürlichen T-Zellen replizieren.

Dann sammelten sie die Mikropartikel aus einem Calciumionenbad und passten ihre Elastizität an, indem sie die Konzentration der Calciumionen im Bad änderten.

Um die Funktion nachzuahmen, beschichteten die Forscher die synthetischen T-Zellen mit Phospholipiden, um menschliche Zellmembranen zu kopieren. Dann, mit einem chemischen Prozess namens BiokonjugationSie verknüpften die T-Zellen mit CD4-Signalgebern, den Partikeln, die natürliche T-Zellen aktivieren, um Infektionen oder Krebszellen anzugreifen.

Laut Moshaverinia werden bei der regulären Immuntherapie die eigenen Immunzellen des Patienten aus dem Blut extrahiert, im Labor expandiert, genetisch verändert und dann in den Patienten injiziert. Aufgrund der Modifikation können diese T-Zellen dann durch den Körper zirkulieren und helfen, Krebs oder andere Krankheiten zu heilen.

Mit ihrer neuen Entwicklung brauchen die Forscher jedoch keine menschlichen T-Zellen mehr, sondern können Partikel herstellen, die vollständig synthetisch und programmiert sind, um mehrere Therapeutika gleichzeitig zu verabreichen.

„Wir können das Schicksal (z. B. den Abbau) dieser Partikel regulieren, um mögliche unerwünschte Nebenwirkungen zu eliminieren. Diese synthetischen T-Zellen können auch als Modell verwendet werden, um das physikalische Verhalten natürlicher T-Zellen besser zu verstehen und den Forschern einen effektiveren Umgang mit ihnen zu ermöglichen “, so Moshaverinia.

Der nächste Schritt

Laut Moshaverinia muss das Verhalten synthetischer T-Zellen im Körper ebenfalls eingehend untersucht werden, um die Möglichkeit der Verwendung dieser Partikel für klinische Anwendungen zu bestätigen.

Die Forscher schlagen vor, dass ihr Ansatz repliziert werden könnte, um verschiedene Arten von künstlichen Zellen, wie natürliche Killerzellen oder Makrophagen, zu produzieren.

Sie hoffen, dass ihr Ansatz für die Erforschung von Krankheiten und Behandlungen genutzt werden könnte, um den Wissenschaftlern zu helfen, eine Datenbank mit einer breiten Palette synthetischer Zellen zu entwickeln, die natürliche menschliche Zellen nachahmen.

"Wir planen die Entwicklung und Optimierung einer Vielzahl künstlicher Zellen, einschließlich anderer Immunzelltypen, und sehen, wie wir sie manipulieren können, um verschiedene therapeutische Ladungen zu liefern", sagte Moshaverinia.