Слева: изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии с автоэмиссией (FESEM), показывает образование нанотрубки между клеткой рака груди и иммунной клеткой. Справа: изображение, полученное при конфокальной микроскопии, показывает митохондрии (помеченные зеленым флуоресцентным красителем), перемещающиеся от Т-клетки к раковой клетке через межклеточную нанотрубку. ДНК в митохондриях была помечена синим красителем. Кредит: Nature Nanotechnology DOI: 10.1038 / s41565-021-01000-4
Укрепляющие нанотрубки
С помощью нанотехнологий исследователи обнаружили, что раковые клетки укрепляются, образуя нанотрубки, которые они используют для высасывания митохондрий из иммунных клеток.
Чтобы расти и распространяться, раковые клетки должны ускользать от иммунной системы.
Следователи из Бригама и женской больницы и Массачусетского технологического института использовали возможности нанотехнологий, чтобы открыть новый способ обезоружить своих потенциальных атакующих клеток раком, вытягивая наноразмерные щупальца, которые могут проникнуть в иммунную клетку и вытащить ее силовой агрегат. Вытягивание митохондрий иммунной клетки приводит в действие раковую клетку и истощает иммунную клетку. Новые результаты, опубликованные в Nature Nanotechnology , могут привести к новым целям для разработки следующего поколения иммунотерапии против рака.
«Рак убивает, когда иммунная система подавлена и раковые клетки могут метастазировать, и, похоже, нанотрубки могут помочь им в обоих», — сказал автор-корреспондент Шиладитья Сенгупта, доктор философии, содиректор Центра инженерной терапии Бригама. «Это совершенно новый механизм, с помощью которого раковые клетки уклоняются от иммунной системы, и это дает нам новую цель, за которой нужно бороться».
Взаимодействие раковых и иммунных клеток
Чтобы изучить, как раковые клетки и иммунные клетки взаимодействуют на наноразмерном уровне, Сенгупта и его коллеги провели эксперименты, в которых они совместно культивировали клетки рака груди и иммунные клетки, такие как Т-клетки. Используя автоэмиссионную сканирующую электронную микроскопию, они заметили кое-что необычное: раковые клетки и иммунные клетки, по-видимому, были физически связаны крошечными усиками с шириной в основном в диапазоне 100-1000 нанометров. (Для сравнения, длина человеческого волоса составляет примерно от 80 000 до 100 000 нанометров).
В некоторых случаях нанотрубки объединялись в более толстые трубки. Затем команда окрасила митохондрии, которые обеспечивают клетки энергией, из Т-клеток флуоресцентным красителем и наблюдала, как ярко-зеленые митохондрии вытягиваются из иммунных клеток через нанотрубки в раковые клетки.
- «Тщательно сохраняя состояние клеточной культуры и наблюдая за внутриклеточными структурами, мы увидели эти тонкие нанотрубки, и они украли источник энергии иммунных клеток», — сказал соавтор-корреспондент Хэ Лин Джанг, доктор философии, главный исследователь Центра инженерной терапии. «Это было очень интересно, потому что такого поведения у раковых клеток раньше не наблюдалось. Это был сложный проект, поскольку нанотрубки хрупкие, и нам приходилось обращаться с клетками очень осторожно, чтобы не сломать их».
Затем исследователи посмотрели, что произойдет, если они не позволят раковым клеткам захватить митохондрии. Когда они вводили ингибитор образования нанотрубок в модели мышей, используемые для изучения рака легких и рака груди, они увидели значительное снижение роста опухоли.
- «Одна из целей иммунотерапии рака — найти комбинации методов лечения, которые могут улучшить результаты», — сказал ведущий автор Танмой Саха, доктор философии, научный сотрудник Центра инженерной терапии. «Основываясь на наших наблюдениях, есть доказательства того, что ингибитор образования нанотрубок может быть объединен с иммунотерапией рака и протестирован, чтобы увидеть, может ли он улучшить результаты для пациентов».
Раскрытие информации: Сенгупта является соучредителем и владеет акциями компаний Vyome Therapeutics, Akamara Therapeutics и Invictus Oncology, а также получает гонорары от компаний Famygen и Advamedica. Янг является основателем и владеет акциями Curer. Полный список других сведений об авторах доступен в Интернете.