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研究發(fā)現(xiàn)將DNA傳遞給T細胞用于追蹤和攻擊癌細胞
閱讀：481 發(fā)布時間：2020-2-28癌癥是一種很難治療的疾病，因為癌細胞會迅速變異，對化療藥物和放療產(chǎn)生抗藥性。世界衛(wèi)生組織估計，在2018年，近1000萬人死于癌癥。據(jù)估計，由于治療和患者在治療期間不能工作而造成的生產(chǎn)力損失造成的經(jīng)濟成本高達1.2萬億美元，預計隨著人口老齡化而增加。
斯坦福大學的博士后學者，Andy Tay設計了微小的納米材料--比一粒米還小一萬倍的物體--來更好地將DNA傳遞到一種叫做T細胞的白細胞中，這種白細胞可以幫助我們抵抗癌癥。他的方法有效地將DNA傳遞給T細胞，然后將T細胞轉(zhuǎn)化成超級戰(zhàn)士，用于追蹤和攻擊癌細胞。
上世紀90年代，因癌癥免疫治療獲得2018年諾貝爾醫(yī)學獎或生理學獎的James Allison和Tasuku Honjo發(fā)現(xiàn)，癌細胞可以抑制T細胞并阻止它們檢測腫瘤細胞。他們*使用一種叫做抗體的蛋白質(zhì)來與癌細胞結(jié)合。這可以防止癌細胞干擾和抑制T細胞。
Andy Tay研究的第二種癌癥免疫療法，涉及到用定制的DNA基因工程T細胞。他植入T細胞的DNA編碼的蛋白質(zhì)就像武器一樣，在癌細胞有機會產(chǎn)生新的突變之前就能更快地殺死癌細胞。
不幸的是，將DNA導入細胞并不容易，現(xiàn)有的方法也不夠完善，可能會損害T細胞的抗癌功能。有些T細胞在DNA傳遞后會變得異常活躍，并攻擊患者自己的器官。
有兩種主要的方式將DNA傳遞到T細胞中。一個使用病毒來傳遞DNA。第二種方法是大量電穿孔，這是一種利用電在細胞上穿孔的技術(shù)，允許DNA進入細胞。然而，這兩種方法都是低效的，并且有一些缺點。
在遞送的過程中，病毒將自己的病毒DNA與治療DNA一起插入宿主細胞。這是危險的，因為病毒基因在我們體內(nèi)的長期后果是未知的。病毒也能引發(fā)毒性免疫反應，如持續(xù)發(fā)燒甚至死亡。另一個不利之處是，病毒只能攜帶很小的DNA，因此很難把新的基因編輯工具塞進病毒里。
這些缺點為電穿孔鋪平了道路。這種方法的原理是將細胞置于強電場中，在細胞膜上形成小孔，讓DNA通過。然而，這種技術(shù)類似于快遞員在一個人的家里炸洞來投遞包裹。他和其他人已經(jīng)證明，這種方法會損害T細胞，削弱它們的抗癌能力。
為了彌補這一技術(shù)上的差距，他開發(fā)了一種新技術(shù)，名為磁性納米電注射，或稱MagNEI，它可以將DNA導入T細胞，其效率是病毒和大體積電穿孔的四倍。這對于產(chǎn)生大量的基因工程T細胞士兵是必要的--大約需要10億來對抗癌癥。
研究人員首先用FDA批準的磁性粒子修飾T細胞，激活它們，使它們更容易接受DNA傳遞。然后用磁鐵把這些細胞固定在中空的納米管上。這些管子的直徑是一粒米的一萬倍。接下來，電場通過納米管在細胞膜上形成小孔或隧道，使DNA進入細胞。磁力將DNA導入細胞核。這比電穿孔要溫和得多。
除了觀察DNA傳遞效率(通過基因工程DNA成功轉(zhuǎn)化的細胞比例)之外，考慮各種傳遞方式的其他后果也很重要。例如，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過改造的T細胞士兵在DNA傳遞后，遷移和追捕癌細胞的能力會減弱。癌癥免疫治療研究群體需要超越簡單的評估，如效率和細胞存活率，以評估新的DNA傳遞技術(shù)的效用。
因此，在近的一次綜述中，他提出了一個框架，用新的標準
來評估哪些DNA傳遞方法是有效的。評估DNA傳遞影響的一種方法是測量外源DNA傳遞如何改變特定基因的活性。
例如，發(fā)現(xiàn)大量電穿孔會導致與新陳代謝相關(guān)的基因活性發(fā)生顯著變化。這也許可以解釋為什么用這種方法處理的細胞生長緩慢。細胞生長的減少會增加這些工程T細胞的制造成本，延長病人的治療時間。
像這樣的基于磁性的納米尺度的方法在DNA傳遞方面比病毒和電穿孔法更有優(yōu)勢，但是到目前為止，還只在動物研究和人體外的實驗中測試過它們。在未來，研究人員希望利用納米材料來傳遞DNA，創(chuàng)造基于細胞的療法。