ஒரு கட்டியின் "கேடயத்தை" கட்டிக்கு எதிரான ஆயுதமாக மாற்றுதல்

பீட்டர் இன்சியோ வாங்கின் கூற்றுப்படி, கட்டி செல்கள் "தந்திரமானவை". இந்த புற்றுநோய் படையெடுப்பாளர்களுக்கு எதிராக போராடும் மனித நோயெதிர்ப்பு மறுமொழிகளைத் தவிர்ப்பதற்கு அவை தீய வழிகளைக் கொண்டுள்ளன. கட்டி செல்கள் திட்டமிடப்பட்ட டெத்-லிகண்ட் 1 (PD-L1) மூலக்கூறுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, அவை நமது நோயெதிர்ப்பு செல்களை அடக்கும் ஒரு பாதுகாப்பு கவசமாக செயல்படுகின்றன, இது இலக்கு வைக்கப்பட்ட புற்றுநோய் நோயெதிர்ப்பு சிகிச்சைகளுக்கு ஒரு தடையாக அமைகிறது.

பயோமெடிக்கல் இன்ஜினியரிங்கில் ஆல்ஃபிரட் இ. மான் தலைவராகவும், பயோமெடிக்கல் இன்ஜினியரிங்கில் டுவைட் சி. மற்றும் ஹில்டகார்ட் இ. பாம் சேர் பதவியை வைத்திருப்பவராகவும் இருக்கும் வாங், புற்றுநோய்க்கு எதிரான போராட்டத்தில் எதிர்கால ஆயுதக் களஞ்சியத்தை உருவாக்க மனித நோயெதிர்ப்பு மண்டலத்தைப் பயன்படுத்தும் பொறிக்கப்பட்ட நோயெதிர்ப்பு சிகிச்சைகள் குறித்த முன்னோடி ஆராய்ச்சிக்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட ஒரு ஆய்வகத்தை வழிநடத்துகிறார்.

வாங்கின் ஆய்வகத்தில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு புதிய அணுகுமுறையை உருவாக்கியுள்ளனர், இது ஒரு கட்டி செல்லின் நயவஞ்சகமான பாதுகாப்பு வழிமுறைகளை தனக்கு எதிராக மாற்றுகிறது, இந்த "கேடயம்" மூலக்கூறுகளை புற்றுநோயைத் தாக்க திட்டமிடப்பட்ட வாங்கின் ஆய்வக-பொறியமைக்கப்பட்ட சைமெரிக் ஆன்டிஜென் ஏற்பி (CAR) T செல்களுக்கான இலக்குகளாக மாற்றுகிறது.

வாங்கின் ஆய்வக முதுகலை பட்டதாரி லிங்ஷான் ஜு, வாங், ஆராய்ச்சி விஞ்ஞானி லாங்வே லியு மற்றும் அவர்களது இணை ஆசிரியர்களுடன் இணைந்து நடத்திய இந்தப் பணி, ACS நானோ இதழில் வெளியிடப்பட்டது.

CAR T-செல் சிகிச்சை என்பது ஒரு புரட்சிகரமான புற்றுநோய் சிகிச்சையாகும், இதில் T செல்கள், ஒரு வகை வெள்ளை இரத்த அணுக்கள், ஒரு நோயாளியிடமிருந்து அகற்றப்பட்டு, ஒரு தனித்துவமான சைமெரிக் ஆன்டிஜென் ஏற்பி (CAR) வழங்கப்படுகிறது. CAR புற்றுநோய் செல்களுடன் தொடர்புடைய ஆன்டிஜென்களுடன் பிணைக்கப்பட்டு, T செல்களை புற்றுநோய் செல்களைக் கொல்ல வழிநடத்துகிறது.

வாங்கின் ஆய்வகத்தின் சமீபத்திய படைப்பு CAR T செல்களுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு மோனோபாடி ஆகும், இதை குழு PDbody என்று அழைக்கிறது, இது ஒரு புற்றுநோய் செல்லில் உள்ள PD-L1 புரதத்துடன் பிணைக்கிறது, இதனால் CAR கட்டி செல்லை அடையாளம் கண்டு அதன் பாதுகாப்புகளைத் தடுக்கிறது.

"CAR-ஐ ஒரு உண்மையான காராக நினைத்துப் பாருங்கள். உங்களிடம் ஒரு இயந்திரமும் எரிவாயுவும் உள்ளன. ஆனால் உங்களிடம் ஒரு பிரேக்கும் உள்ளது. அடிப்படையில், இயந்திரமும் வாயுவும் CAR T-ஐ முன்னோக்கி நகர்த்தி கட்டியைக் கொல்லத் தள்ளுகின்றன. ஆனால் PD-L1 அதை நிறுத்தும் ஒரு பிரேக்காக செயல்படுகிறது," என்று வாங் கூறினார்.

இந்த வேலையில், ஜு, லியு, வாங் மற்றும் குழுவினர் இந்த தடுப்பு "பிரேக்" பொறிமுறையைத் தடுக்கவும், PD-L1 மூலக்கூறை அழிவுக்கான இலக்காக மாற்றவும் T செல்களை வடிவமைத்தனர்.

"இந்த சைமெரிக் PDbody-CAR மூலக்கூறு நமது CAR T செல்களைத் தாக்கி, கட்டியை அடையாளம் கண்டு கொல்லச் செய்யும். அதே நேரத்தில், இது கட்டி செல் CAR T செல்லின் தாக்குதலைத் தடுத்து நிறுத்துவதைத் தடுக்கும். இந்த வழியில், நமது CAR T செல்கள் மிகவும் சக்திவாய்ந்ததாக இருக்கும்," என்று வாங் கூறினார்.

லுகேமியா போன்ற "ஈரமான" புற்றுநோய்களுக்கு எதிராக CAR T-செல் சிகிச்சை மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். புற்றுநோய்க்கும் ஆரோக்கியமான செல்களுக்கும் இடையில் வேறுபடுத்தக்கூடிய மேம்பட்ட CAR T செல்களை உருவாக்குவதே ஆராய்ச்சியாளர்களின் சவாலாக உள்ளது.

வாங்கின் ஆய்வகம், கட்டிகளுக்கு தொழில்நுட்பத்தை இலக்காகக் கொண்ட வழிகளை ஆராய்ந்து வருகிறது, இதனால் CAR T செல்கள் ஆரோக்கியமான திசுக்களைப் பாதிக்காமல் கட்டி இருக்கும் இடத்தில் செயல்படுத்தப்படுகின்றன.

இந்த வேலையில், குழு PD-L1 புரதத்தை வெளிப்படுத்தும் மிகவும் ஊடுருவும் மார்பகப் புற்றுநோயின் வடிவத்தில் கவனம் செலுத்தியது. இருப்பினும், PD-L1 மற்ற வகை செல்களாலும் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. எனவே ஆராய்ச்சியாளர்கள் தனித்துவமான கட்டி நுண்ணிய சூழலை - கட்டியைச் சுற்றியுள்ள செல்கள் மற்றும் மெட்ரிக்குகளை - ஆராய்ந்தனர், இதன் மூலம் அவர்களின் வடிவமைக்கப்பட்ட PD உடல் புற்றுநோய் செல்களுடன் மிகவும் குறிப்பாக பிணைக்கப்படும் என்பதை உறுதி செய்தனர்.

"கட்டியின் நுண்ணிய சூழலில் pH ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக இருப்பதை நாங்கள் அறிவோம் - இது கொஞ்சம் அமிலத்தன்மை கொண்டது," என்று ஜு கூறினார். "எனவே, எங்கள் PD உடல் அமில நுண்ணிய சூழலில் சிறந்த பிணைப்பு திறனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் என்று நாங்கள் விரும்பினோம், இது எங்கள் PD உடல் கட்டி செல்களை சுற்றியுள்ள பிற செல்களிலிருந்து வேறுபடுத்த உதவும்."

சிகிச்சையின் துல்லியத்தை மேம்படுத்த, குழு SynNotch எனப்படும் மரபணு "கேட்" அமைப்பைப் பயன்படுத்தியது, இது PD உடலைக் கொண்ட CAR T செல்கள் CD19 எனப்படும் வேறுபட்ட புரதத்தை வெளிப்படுத்தும் புற்றுநோய் செல்களை மட்டுமே தாக்குவதை உறுதிசெய்து, ஆரோக்கியமான செல்களை சேதப்படுத்தும் அபாயத்தைக் குறைக்கிறது.

"எளிமையாகச் சொன்னால், இந்த SynNotch கேட் அமைப்புக்கு நன்றி, கட்டி உள்ள இடத்தில் மட்டுமே T செல்கள் செயல்படுத்தப்படும்," என்று Zhu கூறினார். "pH அதிக அமிலத்தன்மை கொண்டது மட்டுமல்லாமல், T செல் செயல்படுத்தப்படுமா என்பதை கட்டி செல் மேற்பரப்பு தீர்மானிக்கும், இது நமக்கு இரண்டு நிலை கட்டுப்பாட்டை அளிக்கிறது."

இந்த குழு ஒரு சுட்டி மாதிரியைப் பயன்படுத்தியதாக ஜு குறிப்பிட்டார், மேலும் முடிவுகள் SynNotch கேட்டிங் அமைப்பு PDbody உடன் CAR T செல்களை கட்டி இருக்கும் இடத்தில் மட்டுமே செயல்படுத்தவும், கட்டி செல்களைக் கொல்லவும், விலங்குகளின் மற்ற பகுதிகளுக்குப் பாதுகாப்பாக இருக்கவும் வழிநடத்துகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது.

PDbody ஐ உருவாக்குவதற்கான பரிணாமத்தால் ஈர்க்கப்பட்ட செயல்முறை.

இந்தக் குழு கணக்கீட்டு முறைகளைப் பயன்படுத்தி, பரிணாம வளர்ச்சியின் செயல்முறையிலிருந்து உத்வேகத்தைப் பெற்று, அவர்களின் சிறப்பு PD உடல்களை உருவாக்கியது. நேரடி பரிணாமம் என்பது உயிரிமருத்துவ பொறியியலில் ஆய்வக அமைப்பில் இயற்கைத் தேர்வின் செயல்முறையைப் பிரதிபலிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு செயல்முறையாகும்.

எந்தப் பதிப்பு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பதைக் கண்டறிய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் வடிவமைக்கப்பட்ட புரதத்தின் மறு செய்கைகளின் ஒரு பெரிய நூலகத்துடன் ஒரு இயக்கிய பரிணாம தளத்தை உருவாக்கினர்.

"கட்டியின் மேற்பரப்பில் PD-L1 ஐ அங்கீகரிக்கும் ஒன்றை நாங்கள் உருவாக்க வேண்டியிருந்தது" என்று வாங் கூறினார்.

"இயக்கப்பட்ட பரிணாமத்தைப் பயன்படுத்தி, PD-L1 உடன் பிணைக்கப்பட வேண்டிய ஒன்றைத் தேர்ந்தெடுக்க, ஏராளமான வெவ்வேறு மோனோபாடி பிறழ்வுகளைத் தேர்ந்தெடுத்தோம். தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பதிப்பில் கட்டி PD-L1 ஐ அடையாளம் காண்பது மட்டுமல்லாமல், அது கொண்டிருக்கும் பிரேக் பொறிமுறையையும் தடுக்கும் இந்த அம்சங்கள் உள்ளன, பின்னர் கட்டி செல்களைத் தாக்கி கொல்ல CAR T செல்லை கட்டியின் மேற்பரப்பிற்கு இயக்குகின்றன."

"கடலில் ஒரு குறிப்பிட்ட மீனைக் கண்டுபிடிக்க நீங்கள் விரும்பினால் கற்பனை செய்து பாருங்கள் - அது மிகவும் கடினமாக இருக்கும்," என்று லியு கூறினார். "ஆனால் இப்போது நாம் உருவாக்கிய இயக்கிய பரிணாம தளத்தின் மூலம், இந்த குறிப்பிட்ட புரதங்களை சரியான செயல்பாட்டுடன் மீன்பிடிக்க ஒரு வழி உள்ளது."

மருத்துவ பயன்பாடுகளுக்குச் செல்வதற்கு முன், புரதங்களை இன்னும் துல்லியமான மற்றும் பயனுள்ள CAR T செல்களை உருவாக்க எவ்வாறு மேம்படுத்துவது என்பதை ஆராய்ச்சி குழு இப்போது ஆராய்ந்து வருகிறது. இதில் CAR T செல்களை தொலைவிலிருந்து கட்டுப்படுத்த, வாங்கின் ஆய்வகத்தின் திருப்புமுனை மையப்படுத்தப்பட்ட அல்ட்ராசவுண்ட் பயன்பாடுகளுடன் புரதங்களை ஒருங்கிணைப்பதும் அடங்கும், இதனால் அவை கட்டி உள்ள இடங்களில் மட்டுமே செயல்படுத்தப்படும்.

"இந்த நோயெதிர்ப்பு செல்களை கையாளவும், கட்டுப்படுத்தவும், நிரல்படுத்தவும் தேவையான அனைத்து மரபணு கருவிகளும் இப்போது நம்மிடம் உள்ளன, இதனால் அவை அதிக சக்தி மற்றும் செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன," என்று வாங் கூறினார். "குறிப்பாக சவாலான திட கட்டி சிகிச்சைகளுக்கு அவற்றின் செயல்பாட்டை வழிநடத்த புதிய வழிகளை உருவாக்க நாங்கள் நம்புகிறோம்."