Ένα νέο τρόπο αντιμετώπισης ασθενειών που προκαλούνται από επιβλαβή ή περιττά κύτταρα, ανακάλυψε ομάδα επιστημόνων από το Ινστιτούτο Επιστημών Ενσωματωμένων Κυττάρων-Υλικών (iCeMS) του Πανεπιστημίου του Κιότο.
Οι Ιάπωνες ερευνητές δημιούργησαν ένα θεραπευτικό εργαλείο βασισμένο σε πρωτεΐνες που το ονόμασαν CRUNCH, από τα αρχικά των λέξεων Connector for Removal of Unwanted Cell Habitat – Σύνδεσμος για απομάκρυνση βιότοπου ανεπιθύμητων κυττάρων.
Στη σχετική μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Biomedical Engineering, η συνθετική πρωτεΐνη Crunch, χρησιμοποιεί το φυσικό σύστημα απομάκρυνσης αποβλήτων του σώματος για να καθαρίσει συγκεκριμένα κύτταρα-στόχους, προσφέροντας ελπίδα για βελτιωμένες θεραπείες για τον καρκίνο, τα αυτοάνοσα νοσήματα και άλλες ασθένειες όπου τα επικίνδυνα κύτταρα προκαλούν βλάβη.
Τα φαγοκύτταρα ανιχνεύουν το σήμα «φάε με» στην επιφάνεια των νεκρών κυττάρων
Το crunch επαναπρογραμματίζει το ανοσοποιητικό για απομάκρυνση των καρκινικών κυττάρων με φυσικό τρόπο
Κάθε μέρα, δισεκατομμύρια κύτταρα του σώματός μας πεθαίνουν φυσικά στο πλαίσιο της φυσιολογικής λειτουργίας του οργανισμού μας. Αυτά τα νεκρά κύτταρα καθαρίζονται γρήγορα από ανοσοκύτταρα που ονομάζονται φαγοκύτταρα.
Τα φαγοκύτταρα λειτουργούν σαν μικροσκοπικές ηλεκτρικές σκούπες, εντοπίζοντας τα νεκρά κύτταρα ανιχνεύοντας ένα σήμα «φάε με» στην επιφάνειά τους. Μόλις αναγνωρίσουν αυτό το σήμα, περιβάλλουν και χωνεύουν τα νεκρά κύτταρα σε μια διαδικασία που ονομάζεται «φαγοκυττάρωση» ή πιο συγκεκριμένα «εξωκυττάρωση».
Όπως εξήγησε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, από τη Μεταπτυχιακή Σχολή Βιοεπιστημών του Πανεπιστημίου του Κιότο Γιούκι Γιαμάτο, «Αυτό που κάναμε είναι να πάρουμε αυτό το φυσικό σύστημα καθαρισμού και να το επαναπρογραμματίσουμε ώστε να στοχεύει ζωντανά κύτταρα που δεν θα έπρεπε να βρίσκονται εκεί. Κατασκευάσαμε το Crunch τροποποιώντας την πρωτεΐνη S, η οποία κανονικά βοηθά τα φαγοκύτταρα να αναγνωρίζουν τα νεκρά κύτταρα. Αλλά αντί να συνδέεται με νεκρά κύτταρα, δώσαμε στο Crunch τη δυνατότητα να αναγνωρίζει συγκεκριμένα ζωντανά κύτταρα που θέλουμε να αφαιρέσουμε, όπως καρκινικά κύτταρα ή υπερδραστήρια ανοσοκύτταρα σε αυτοάνοσα νοσήματα».
Ποια κύτταρα θα φαγωθούν;
Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές αντικατέστησαν το μέρος της πρωτεΐνης S που ανιχνεύει τα κύτταρα που πεθαίνουν με ένα είδος αισθητήρα που μπορεί να αναγνωρίσει μοναδικές επιφανειακές πρωτεΐνες που βρίσκονται μόνο στα ανεπιθύμητα κύτταρα. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να σχεδιαστούν κατά παραγγελία για να στοχεύουν σχεδόν οποιοδήποτε τύπο κυττάρου. Μόλις το Crunch συνδεθεί με τον επιλεγμένο στόχο του, συνδέει αυτό το κύτταρο με τα φαγοκύτταρα, τα οποία το κατακλύζουν και το διασπούν.
Το Crunch λειτουργεί σαν ετικέτα παράδοσης υψηλής ακρίβειας. Δεν σκοτώνει απευθείας τα κύτταρα. Αντίθετα, τα επισημαίνει με τρόπο που ξεγελάει το ανοσοποιητικό σύστημα κάνοντάς το να νομίζει ότι είναι έτοιμα για αφαίρεση. Αυτό, κάνει το ίδιο το σώμα να τα αποβάλλει, χρησιμοποιώντας διαδικασίες στις οποίες βασίζεται ήδη καθημερινά.
Ο καθηγητής Τζουν Σουζούκι, από το iCeMS στο Πανεπιστήμιο του Κιότο, επικεφαλής της μελέτης, περιέγραψε πώς δοκίμασαν το νέο σύστημα: «Σε ποντίκια, χρησιμοποιήσαμε το Crunch για να απαλλαγούμε από καρκινικά κύτταρα που είχαν σχεδιαστεί για να εκφράζουν συγκεκριμένη πρωτεΐνη κυτταρικής επιφάνειας, ώστε να μπορούμε να τα παρακολουθούμε. Το χρησιμοποιήσαμε επίσης για να εξαλείψουμε ορισμένα ανοσοκύτταρα και σε ένα μοντέλο με λύκο, μια ασθένεια όπου το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται σε υγιείς ιστούς. Και στις δύο περιπτώσεις, τα επιβλαβή κύτταρα καθαρίστηκαν με επιτυχία και τα σημάδια της νόσου μειώθηκαν».
Ευκολότερη χορήγηση
Το νέο εργαλείο θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμο για τη θεραπεία ορισμένων ασθενειών.
Πολλές τρέχουσες θεραπείες, όπως η θεραπεία με κύτταρα CAR-T ή τα φάρμακα που βασίζονται σε αντισώματα, είναι χρήσιμες, αλλά έχουν και ορισμένους περιορισμούς. Στην περίπτωση των CAR-T, τα αιμοσφαίρια συλλέγονται από τον ασθενή, τροποποιούνται στο εργαστήριο και στη συνέχεια επανατοποθετούνται.
Το Crunch, από την άλλη πλευρά, είναι μια θεραπεία που βασίζεται σε πρωτεΐνες και θα μπορούσε ενδεχομένως να χορηγηθεί μέσω μιας απλής ένεσης.
Επειδή ο αισθητήρας στόχευσης του Crunch μπορεί να τροποποιηθεί ανάλογα με την ασθένεια, λειτουργεί σαν μια πλατφόρμα που προσαρμόζεται.
«Πιστεύουμε ότι αυτό θα μπορούσε να γίνει ένα νέο είδος θεραπείας που μπορεί να προσαρμοστεί σε πολλές παθήσεις. Μπορούμε επίσης να υιοθετήσουμε τους αισθητήρες στόχευσης από αντισώματα και CAR-T. Είναι το οικοσύστημα για τα διάφορα θεραπευτικά εργαλεία», κατέληξε ο Σουζούκι.
Η ομάδα εργάζεται τώρα για να κάνει το Crunch ασφαλέστερο, πιο εύκολο στην παραγωγή και πιο αποτελεσματικό σε πραγματικές συνθήκες. Με περαιτέρω έρευνα, αυτή η τεχνική θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα σε μια νέα γενιά θεραπειών που βοηθούν το σώμα να καθαρίσει τα επιβλαβή κύτταρα με ακριβή και φυσικό τρόπο.
