Новая технология повышает эффективность лечения онкологических заболеваний. Результаты работы исследователей опубликованы в журнале «Гематология и трансфузиология».
CAR-T-терапия представляет собой передовой подход к лечению рака и некоторых других болезней. В основе метода лежит следующее:
- «Переобучение» иммунных клеток. У пациента берут собственные иммунные клетки, называемые Т-клетками.
- Генетическая модификация. С помощью специальных вирусоподобных носителей в эти Т-клетки встраивают генетическую информацию.
- Создание «целеуказателя». Эта новая генетическая информация заставляет Т-клетки производить особый белок — CAR-рецептор.
- Точное наведение. CAR-рецептор работает как своеобразная «антенна», которая позволяет Т-клеткам распознавать и атаковать раковые клетки, на поверхности которых есть специфические маркеры.
Сначала мы прививаем мышам линию клеток человеческого острого лимфобластного лейкоза, постоянно содержащих люциферазу. После введения в организм мыши субстрата, необходимого для активации фермента, клетки начинают интенсивно светиться. Специальный прибор для визуализации (IVISSpectrum) записывает это свечение, вычисляя количество испущенных каждым участком тела фотонов. Аппарат одновременно проводит два типа съемки: обычный рентгеновский снимок и запись люминесценции. Последняя дает наглядную картину локализации опухолевых клеток. Далее специализированная программа рассчитывает количество и местоположение испущенных фотонов, создавая своеобразные карты свечения, отражающие распределение опухолевых клеток. Графики и таблицы позволяют наглядно представить, как изменяется численность таких клеток в зависимости от условий эксперимента и вида терапии
Этот метод показал наибольшую эффективность в борьбе с раком крови. При лейкозе раковые клетки не остаются на месте. Они разносятся по всему организму вместе с кровью. Определить, сколько таких клеток, можно только путем тщательного обследования всего организма. Для человека это возможно, а вот для лабораторных животных — практически нет.
Чтобы решить эту проблему, ученые разработали новый, более удобный способ оценивать, насколько хорошо работает лечение у подопытных животных. Они используют фермент под названием люцифераза. Когда этот фермент участвует в определенных химических реакциях, он заставляет клетки светиться. Этот свет позволяет исследователям следить за количеством опухолевых клеток и оценивать эффективность терапии.
Люциферазы — это ферменты, которые ученые активно используют в своих исследованиях уже не первый год. Один из самых распространенных способов их применения — это флуоресценция. Однако у нее есть существенный минус. Так, свет, который флуоресценция производит, плохо проникает сквозь ткани живых организмов и трудно улавливается приборами. Это связано с тем, что у ее света большая длина волны, а сам сигнал очень слабый.
Совсем другая история с люминесценцией. Сигналы, которые она генерирует, имеют меньшую длину волны, но при этом намного мощнее по своей энергии. Именно эта мощь позволяет свету легче пробиваться сквозь ткани и четко регистрироваться измерительными приборами.
Исследователи сделали ставку на особую разновидность люциферазы под названием NanoLuc. Она светится значительно ярче других люцифераз — примерно в десять раз мощнее. Эта яркость стала ключевым фактором, так как благодаря ей ученые смогли обнаруживать даже самые крошечные скопления опухолевых клеток, которые раньше было бы невозможно заметить. Важно отметить, что эта люцифераза NanoLuc, хотя и очень эффективна, сама по себе не работает в организме так, как в лабораторных условиях. В морской креветке, от которой этот белок был изначально получен, для проявления свечения необходим целый комплекс различных белков, работающих вместе.
Наше исследование показало, что NanoLuc отлично подходит для таких задач. Одно из главных преимуществ — она работает независимо от уровня АТФ (молекула, обеспечивающая энергию в клетках). Обычно, если условия неблагоприятные (например, внутри самой опухоли), АТФ расходуется быстрее, и обычные типы люцифераз тускнеют, но NanoLuc стабильно светится, даже если клеткам тяжело. Всего десять опухолевых клеток успешно обнаруживаются нашим прибором, демонстрируя слабый, но заметный сигнал. Уже сотня клеток создает яркий источник света, позволяющий уверенно определить их положение. Скопление в количестве 10 тыс. клеток вызывает настолько сильное свечение, что оно превышает чувствительность аппарата
Ученые предлагают использовать двухэтапный подход для оценки эффективности терапии. Сначала они планируют подготовить набор из разных типов клеток, каждая из которых будет как бы подсвечена с помощью люциферазы. Измеряя, насколько ярко светится каждая такая группа клеток, можно будет понять, насколько каждая из них активна сама по себе. Затем, на основе данных, полученных в первом этапе, проводят эксперименты на мышах.
Отслеживая свечение у животных, исследователи смогут установить прямую связь — сколько именно опухолевых клеток соответствует определенному уровню сигнала. Эта количественная шкала позволит ученым надежно сравнивать результаты разных экспериментов и оценивать эффективность различных методов лечения, зная, какой уровень свечения соответствует какому количеству раковых клеток.
Ранее Наука Mail сообщала о том, что в России разработали систему точного определения температуры внутренних органов.
