Система доставки генов с наноструйками и электрическими импульсами для создания противораковых иммунных клеток
Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали масштабируемую невирусную технологию для эффективной доставки генетического материала в человеческие иммунные клетки. Платформа Nanostraw Electro-actuated Transfection (NExT) использует крошечные полые наноструктуры и электрические импульсы для вставки широкого спектра биомолекул — белков, mRNA и инструментов для редактирования генов — в иммунные клетки с высокой эффективностью и минимальным повреждением.
Команда под руководством доцента Энди Тэя продемонстрировала, что NExT может трансфицировать (доставлять генетический материал) более 14 миллионов иммунных клеток за один запуск, включая сложные для модификации типы клеток: гамма-дельта T-клетки, T-регуляторные клетки, дендритные клетки, макрофаги, натуральные киллеры и нейтрофилы, которые разрабатываются как альтернативные иммунотерапии.
NExT делает доставку генов быстрее и менее повреждающей, что помогает снизить стоимость производства и улучшить стабильность продуктов инженерных клеток, включая те, что используются в терапии CAR-T-клетками для лечения рака. Это потенциально может расширить доступ пациентов к передовым методам лечения, которые в настоящее время ограничены высокой стоимостью и сложностями производства.
Доставка генов нового поколения
Одной из главных проблем в производстве CAR-T-клеток является доставка генетического материала в иммунные клетки. Текущие стандартные методы включают вирусные векторы и объемный электроporation. Вирусные подходы вызывают опасения относительно безопасности, иммуногенности и случайной интеграции генов. Объемный электроporation, использующий высоковольтные электрические импульсы, может повреждать клетки, снижая их терапевтическое качество.
Платформа NExT преодолевает эти ограничения. Она работает, соединяя клетки с плотным массивом наноструек — микроскопических полых трубок, толщиной менее тысячной доли человеческого волоса. При подаче слабого электрического сигнала наноструйки открывают временные поры в клеточной мембране, позволяя биомолекулам, таким как mRNA или комплексы CRISPR/Cas9, напрямую проникать в цитоплазму клетки.
«Наша платформа NExT может работать с широким спектром типов иммунных клеток. Это особенно своевременно, поскольку область клеточной терапии расширяется за пределы традиционных подходов CAR-T», — сказал Арун Кумар, первый автор статьи.
В доклинических экспериментах платформа NExT достигла эффективности трансфекции до 94% для белков и более 80% для mRNA в первичных T-клетках, сохраняя при этом ключевые биологические функции: пролиферацию, миграцию и производство цитокинов.
Более доступные и адаптируемые методы лечения рака
Платформа NExT позволяет модифицировать альтернативные иммунные клетки, которые с меньшей вероятностью вызывают тяжелые иммунные реакции, а в некоторых случаях могут функционировать без подбора под иммунный профиль пациента, что делает их пригодными для «готовых» аллогенных терапий.
Высокопроизводительная природа платформы призвана решить проблемы масштаба и стоимости производства клеточной терапии. Мультилуночная версия платформы может трансфицировать более 14 миллионов клеток за один запуск, обеспечивая одновременную доставку различных генетических грузов в несколько типов иммунных клеток от разных доноров, сокращая время производства.
Следующим шагом команды является валидация технологии в доклинических исследованиях перед переходом к испытаниям на людях. Они также работают с промышленными партнерами, чтобы изучить интеграцию системы в существующие производственные процессы клеточной терапии.