Nanodrony využívajú prirodzených zabijakov na ničenie rakoviny

Prirodzené zabíjačské bunky (ďalej len ako PZ bunky) sú biele krvinky, ktoré ničia infikované a choré bunky vrátane rakovinových buniek tým, že obmedzujú alebo zabraňujú ich šíreniu. Ako naznačuje ich názov, boli „zrodené na zabíjanie“ a sú schopné ničiť potenciálne hrozby bez predchádzajúceho kontaktu s konkrétnym patogénom. Výskumníci z Ulsanského národného inštitútu vedy a technológie (UNIST) v Južnej Kórei teraz využili silu PZ bunky, navrhli a vytvorili nanodrony, ktoré tieto bunky zapojili a nasmerovali ich na zameranie a zničenie rakoviny.

PZ bunky môžu priamo zabíjať rakovinové bunky uvoľňovaním cytotoxických (bunky zabíjajúcich) granúl a cytokínov, ktoré naberajú ďalšie imunitné bunky do miesta nádoru, čím posilňujú imunitnú odpoveď proti rakovinovým bunkám. Vzhľadom na tieto schopnosti sa imunoterapia založená na PZ bunkách skúma už desaťročie, vrátane použitia pútačov PZ buniek.

Pútače PZ buniek sú upravené proteíny navrhnuté tak, aby sa selektívne viazali na PZ bunky, aj na cieľové rakovinové bunky, umiestnili ich do tesnej blízkosti a podporili ničenie rakovinových buniek sprostredkované PZ bunkami. V súčasnej štúdii výskumníci vytvorili „proteínovú klietku“ v nanorozmeroch izolovanú z baktérie Aquifex aeolicus (AaLS) ako platformu na cielené dodávanie nanodronov (NKeND), ktoré zapájajú a aktivujú PZ bunky a následne ich dopravujú k špecifickým rakovinovým bunkám, ktoré majú zničiť. Klietka AaLS bola spojená s proteínovým väzbovým systémom SpyTag (ST), aby nanoplatforma umožnila zobrazenie viacerých ligandov na jednom nanodrone.

Aby výskumníci zabezpečili doručenie PZ buniek k rakovinovým bunkám, pripojili na povrch svojej nanoplatformy AaLS-ST nanotelo zamerané na receptor CD16 a aferentné látky viažuce HER2 alebo EGFR na ligandy špecifické pre PZ bunky, respektíve pre rakovinové bunky. Receptor CD16 na PZ bunkách z nich robí účinné mediátory bunkovej cytotoxicity závislej od protilátok. Afibodies (Afb) sú mimetiká protilátok, proteínové ligandy navrhnuté tak, aby sa viazali na cieľové proteíny. V tomto prípade HER2 (ľudský epidermálny rastový faktor 2, proteín, ktorý podporuje rast rakovinových buniek) a EGFR (receptor epidermálneho rastového faktora), proteín na bunkách, ktorý im pomáha rásť. No keď je gén, ktorý ho produkuje, zmutovaný, bunky môžu príliš rásť a spôsobiť rakovinu.

Vedci testovali svoje NKeND na bunkách SK-OV-3, bunkovej línii rakoviny vaječníkov s expresiou HER2, a na bunkách MDA-MB-468, bunkovej línii rakoviny prsníka s expresiou EGFR. NKeND, ktoré boli označené fluorescenčným farbivom, sa viazali na príslušné cieľové rakovinové bunky a na ľudské PZ bunky. PZ bunky sa aktivovali v prítomnosti cieľových rakovinových buniek.

Ďalej sa hodnotila cytotoxicita NKeND úpravou pomeru PZ buniek k rakovinovým bunkám. Zistilo sa, že rozsah cytotoxicity sprostredkovanej PZ bunkami voči cieľovým rakovinovým bunkám závisí nielen od počtu PZ buniek, ale aj od koncentrácií oboch NKeND, tých, ktoré zobrazujú HER2 (HER2@NKeND), a tých, ktoré zobrazujú EGFR (EFGR@NKeND). Normálne, necieľové bunky nevykazovali cytotoxicitu sprostredkovanú PZ bunkami bez ohľadu na počet použitých PZ buniek. Vedci tvrdia, že tieto zistenia naznačujú, že toxicita sprostredkovaná PZ bunkami je primárne spôsobená priamou interakciou medzi PZ bunkami a cieľovými rakovinovými bunkami sprostredkovanou NKeND.

Myši s nádorom SK-OV-3 dostali intravenózne injekcie HER2@NKeND, spolu s mononukleárnymi bunkami ľudskej periférnej krvi (PBMC), čo sú všetky krvné bunky s okrúhlym jadrom vrátane PZ buniek. Výskumníci zistili, že zatiaľ čo samotné podanie HER2@NKeND rast nádoru nepotlačilo, súčasné podanie PBMC a HER2@NKeND ho potlačilo. To naznačuje, že prítomnosť PBMC je pre účinné potlačenie nevyhnutná. Pri histologickej analýze zvierat výskumníci zistili, že kombinácia vyvolala špecifickú bunkovú smrť v cieľovom nádore, čo viedlo k významnému potlačeniu bez poškodenia hlavných orgánov mimo cieľa. Okrem toho sa zistilo, že do nádorových miest prenikol značný počet PZ buniek.

Keď boli PZ bunky extrahované z PBMC a podané spolu s HER2@NKeND, rast nádoru bol výrazne potlačený a počet ľudských leukocytov (bielych krviniek) a PZ buniek infiltrujúcich nádor sa podstatne zvýšil. Ich schopnosť potláčať nádor však bola relatívne nižšia ako pri použití celých ľudských PBMC. Vedci to pripisujú neprítomnosti iných imunitných buniek, ako sú T-bunky, a doplnkových látok, ktoré podporujú cytotoxickú aktivitu PZ buniek.

„HER2@NKeND špecificky verbuje PZ bunky do nádorových miest, čo vedie k potlačeniu rastu nádoru,“ uviedli výskumníci. „Účinnosť potlačenia nádoru pomocou HER2@NKeND závisí od prítomnosti a infiltrácie ľudských PZ buniek, ktoré následne vyvolávajú ďalšiu infiltráciu ľudských T-buniek. Súhra medzi týmito T-bunkami a PZ bunkami môže prispievať k účinnému potlačeniu rastu nádoru. A na podrobnejšie objasnenie základných mechanizmov sú potrebné ďalšie štúdie.“

Vedci tvrdia, že ich štúdia otvára dvere k vývoju nových liečebných postupov špecifických pre rakovinu.

„Novo vyvinuté NKeND zamerané na rakovinu (HER2@NKeND a EGFR@NKeND) majú potenciál ako účinné imunoterapeutiká na báze proteínov na selektívnu liečbu cieľových nádorov,“ uviedli vedci. „Naša stratégia má potenciál byť rozšírená na liečbu rôznych typov rakoviny jednoduchou výmenou ligandov zameraných na rakovinu a ligandov regrutujúcich imunitné bunky. Tým ponúka nové možnosti rozvoja rekombinantných PZ bunkových pútačov.“

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne NanoToday.