ساخت دستگاهی کوچک برای درمان تومور‌های سرطانی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، یکی از امیدوارکننده‌ترین راه‌ها در درمان سرطان، بازیابی توانایی سیستم ایمنی بدن برای شناسایی و حمله به سلول‌های سرطانی است. تیمی از شیمی‌دانان و زیست‌شناسان دانشگاه شیکاگو دستگاه کوچکی ساخته‌اند که می‌تواند سلول‌های تومور را شناسایی کرده و آن‌ها را مجبور کند تا خود را به سلول‌های ایمنی در حال گشت‌زنی نشان دهند. در آزمایش روی موش ها، استفاده از این فناوری منجر به پسرفت تومور شد.

یامونا کریشنان، دپارتمان شیمی و نویسنده این مطالعه، توضیح داد: «وقتی صحبت از تحویل دارو به میان می‌آید، مشکل رهایش و تحویل بسیار اهمیت پیدا می‌کند. این نانودستگاه DNA تحویل دارو را بسیار اختصاصی انجام می‌دهد و به ما این امکان را می‌دهد که به روش‌هایی برای درمان سرطان بدون از بین بردن سلولی که دارو به آن تحویل داده می‌شود فکر کنیم.»

تمرکز این نانودستگاه‌ها روی نوع خاصی از سلول است که به‌عنوان ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور یا TAM شناخته می‌شود. ماکروفاژ‌ها نوعی از سلول‌های ایمنی هستند که معمولاً قرار است میکروب‌ها، بقایای سلولی و سایر مواد خارجی را از سلول‌ها شناسایی و حذف کنند. اما اگر مشکلی برای آن‌ها پیش بیاید، می‌توانند به بخش کلیدی تومور‌های سرطانی تبدیل شوند. ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور می‌توانند تا ۵۰ درصد توده تومور را در سرطان سینه سه‌گانه منفی تشکیل دهند.

لیو بیکر یکی از نویسندگان این مطالعه، دانشیار گروه تحقیقات سرطان، گفت: «با وجود فراوانی ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور در تومور‌های جامد، مکانیسم‌های زیربنایی تأثیر آن‌ها بر توسعه تومور و راهبرد‌های درمانی برای هدف‌گیری آن‌ها به طور کامل شناخته نشده است. اهمیت این ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور به نحوه تشخیص سلول‌های سرطانی توسط سیستم ایمنی برمی‌گردد. زیرجمعیتی از سلول‌های ایمنی به نام سلول‌های CD ۸+ T وجود دارد که در شناسایی و از بین بردن سلول‌های سرطانی حیاتی هستند. این سلول‌های CD ۸+ T را می‌توان با اتصال به ساختار‌های مولکولی به نام «آنتی‌ژن» در سطح ماکروفاژ‌های سرطانی در برابر تهدید‌ها فعال کرد. با این حال، زمانی که ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور آنتی‌ژن ارائه نمی‌کنند، این راهبرد اشتباه عمل می‌کند، بنابراین سلول‌های T چیزی برای تشخیص ندارند.»

گروه بیکر دریافتند که ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور حاوی سطح بالایی از نوعی آنزیم به نام سیستئین پروتئاز هستند. آن‌ها می‌دانستند که این آنزیم‌های خاص در لیزوزوم‌ها زندگی می‌کنند که به‌عنوان «معده» سلول عمل می‌کنند، بنابراین تصور بیکر این بود که ممکن است این آنزیم آنتی‌ژن‌های تومور را «بیش از حد» هضم کنند. در نتیجه سلول‌های سرطانی در گشت‌زنی سلول‌های CD ۸+ شناسایی نشوند. برای آزمایش این ایده، گروه بیکر باید ثابت کند که مشکل واقعاً در لیزوزوم‌ها است که آنتی‌ژن‌ها را می‌خورند؛ بنابراین آن‌ها از موش‌هایی استفاده کردند که ماکروفاژ آن‌ها فاقد پروتئینی بود که سطح و فعالیت آنزیم لیزوزومی را تنظیم می‌کند. آن‌ها دریافتند که در واقع، لیزوزوم‌های موجود در ماکروفاژ‌های مرتبط با تومور این موش‌ها به اندازه کافی آنتی‌ژن‌ها را از بین نمی‌برند. این در نهایت به سلول‌های CD ۸ + T اجازه داد تا تومور را ببینند و به آن حمله کنند. در مرحله بعد، آن‌ها نیاز داشتند راهی برای هدف قرار دادن این فرآیند از نظر درمانی بیابند. در همین حال، کریشنان، متخصص در نانوفناوری DNA، به تازگی این تخصص را برای ارسال نانودستگاه‌های کوچک ساخته شده از DNA مورد استفاده قرار داده تا این ادوات را به طور مستقیم به لیزوزوم‌های سلول‌های ایمنی خاص در موجودات مدل مانند کرم‌ها و گورخرماهی ارسال کند. این دو آزمایشگاه برای غلبه بر این چالش با هم متحد شدند. کاستوری چاکرابورتی، دانشجوی قبلی در آزمایشگاه کریشنان و محقق پسا دکترا در آزمایشگاه بیکر، یک نانودستگاه کوچک DNA ساخته است که یک مهارکننده پروتئاز سیستئین را ارائه می‌دهد. هنگامی که محققان آن را به موش مبتلا به تومور تزریق کرد، این نانودستگاه ترجیحاً لیزوزوم‌های درون TAMs را مورد هدف قرار داد، جایی که آنزیم‌ها را از تخریب آنتی‌ژن‌ها متوقف کرد و آن‌ها را دوباره برای سلول‌های ایمنی «قابل مشاهده» کرد.