Искусственные структуры ДНК с антителами могут нацелить иммунную систему на раковые клетки

Новое исследование демонстрирует потенциал искусственных структур ДНК, которые, будучи оснащены антителами, инструктируют иммунную систему нацеливаться на раковые клетки.

Иммунотерапия рассматривается как исключительно перспективное оружие в борьбе с раком. По сути, цель — активировать иммунную систему организма так, чтобы она идентифицировала и уничтожала злокачественные клетки. Однако уничтожение должно быть максимально эффективным и специфичным, чтобы избежать повреждения здоровых клеток.

Команда исследователей из LMU, Технического университета Мюнхена (TUM) и Helmholtz Munich опубликовала новое исследование в Nature Nanotechnology, в котором представляет перспективный метод создания задаваемых пользователем агентов, способных на это.

«Центральный элемент — это крошечная основа из сложенных нитей ДНК, которую можно специфично оснастить любыми антителами», — объясняет профессор Себастьян Кобольд, один из основных авторов. Его команда в Университетской клинике Мюнхена исследовала воздействие новых субстратов как in vitro, так и in vivo.

Использование ДНК-оригами для рекрутирования Т-клеток

Этот новый класс агентов, названный «программируемые активаторы Т-клеток» (PTE), создается с помощью ДНК-оригами — нанотехнологии, в которой самоскладывающиеся нити ДНК собираются в структуру, заранее смоделированную на компьютере. Их конструкция позволяет прикреплять различные антитела в четырёх позициях.

С одной стороны добавляются антитела, специфично связывающиеся с определёнными опухолевыми клетками, а с другой — антитела, распознаваемые Т-клетками иммунной системы. Т-клетки затем уничтожают помеченные клетки. «Этот подход позволяет нам производить всевозможные PTE и адаптировать их для оптимизированного эффекта», — говорит доктор Адриан Готчлих, один из ведущих авторов исследования.

«В теории возможны бесконечные комбинации, что делает PTE высокоперспективной платформой для лечения рака». Учёные создали 105 различных комбинаций антител для исследования, тестируя их in vitro на специфичность связывания с клетками-мишенями и успешность рекрутирования Т-клеток. Комбинации можно было генерировать модульным способом, без долгой и трудоёмкой оптимизации антител.

Команда смогла доказать, что более 90% раковых клеток были уничтожены через 24 часа. Чтобы выяснить, работает ли это и в живых организмах, профессор Кобольд и его коллеги проверили, распознают ли PTE раковые клетки и индуцируют ли их уничтожение в организмах с опухолью. «Мы смогли доказать, что наши PTE из структур ДНК-оригами работают и in vivo», — говорит Готчлих.

Универсальность и задаваемость пользователем

Готчлих объясняет, что благодаря возможности одновременного присоединения разных антител можно гораздо точнее нацеливаться на опухолевые клетки. Также легче контролировать активацию иммунной системы. Это повышает перспективы успешного лечения рака за счёт более точного различения больных и здоровых клеток и, следовательно, минимизации побочных эффектов. Учитывая модульную природу, адаптивность и высокую степень адресуемости технологий ДНК-оригами, исследователи ожидают, что может быть разработан широкий спектр сложных и даже логически управляемых платформ для иммунотерапии.

Учёные TUM доктор Клаус Вагенбауэр, доктор Бенджамин Кик, доктор Йонас Функе и профессор Хендрик Дитц входят в число основателей компании Plectonic Biotech GmbH, которая хочет дальше развивать и выводить на рынок технологию, лежащую в основе PTE. Себастьян Кобольд говорит: «Мы считаем, что наши результаты позволят провести клинические испытания ДНК-нанотехнологий и продемонстрируют потенциал биомолекулярных инженерных стратегий на основе ДНК-оригами для медицинских применений».