“Nova tehnologija optogenetike, ki se imenuje imunomodulacija optogenetike, je sposobna spremeniti imunske celice, da napadejo melanomske tumorje pri miših. Z uporabo skoraj infrardeče svetlobe so raziskovalci odkrili, da lahko selektivno aktivirajo imunski odziv preko kontroliranja pretoka ioni kalcija v celico”

Nova optogenetična tehnologija, ki so jo razvili znanstveniki na Univerzi v Massachusetski Medicinski šoli in v Teksaškem A&M Zdravstveno znanstvenem centru, inštitutu za bioznanosti in tehnologijo, ki se imenuje optogenetična imunomodulacija, je sposobna spreobrniti celice imunskega sisema, da napadejo tumor pri miših. Preko uporabe skoraj infrardeče svetlobe so raziskovalci pokazali, da lahko selelktivno aktivirajo imunski odziv z nadziranjem pretoka kalcijevih ionov v celico. Ta preboj bo lahko vodil do manj invazivnih in bolj nadziranih in selektivnih imunoterapij pri obravnavi raka.

“To je prvikat, da je nekdo uporabil tehnike optogenetike za stimulacijo imunskega sistema, manj za boj proti rakavim celicam,” je rekel avtor študije Gang Ha, Dr. asistent profesor biologije in molekularne farmakologije pri UMass Medicical School. “Optogenetični pristop ima prednost nad drugimi imunoterapijami, ki tipično aktivirajo globalni imunski odziv, da imamo sedaj orodje za tesno nadziranje doziranja in lokacije obravnave, da blažimo potencialne stranske učinke na zdravo tkivo.”

Nevroznanstveniki so uporabljali optogenetiko, ki kombinira najnovejše raziskave v obojem optiki in genentiki, da bi stimulirali aktivnost posameznih nevronov pri živalih z uporabo svetlobe. Živčne celice so izgrajene iz na svetlobo občutljivih proteinov, ki dovoljujejo raziskovalcem, da pošljejo živcem impulz, da naj pošlje ali ustavi pošiljanje, ko so izpostavljeni določeni barvi svetlobe. To jim je omogočilo mapirati in dekodirati nevralno vezje pri živalih.

Preko prilagoditve te tehnologije za uporabo pri drugih celicah se je to pokazalo pravi izziv. Optogenetične tehnologije, ki ciljajo na nevrone se odvisne od električnih impulzov, ki ji te celice uporabljajo, da hitro prenašajo sporočila. Druge celice uporabljajo drugačne in bolj raznolike metode komunikacije in jih s tem delajo bolj težke za vključitev in izključitev. Te celice se najdejo tudi tipično globlje v telesu, kjer je težko za svetlobo, da prodre.

Dr. Han v sodelovanju z asistirajočim profeorjem na Centru za Raziskave Raka pri A/M Zdravtveno znanstvenem centru, inštitutu za bioznanosti in tehnologijo, Yubin Zhou, je pristopil k temu problemu z osredotočanjem na pretok kalcijevih ionov v celico kot potencialnim stikalom za vklop ali izklop in so pri tem uporabili posebno naredjen nano delce za zgornjo konverzijo, da jih aktivirajo. Podrobnosti tehnologije so bile objavlene v eLife.

Dr. Zhou in njegov team so genetsko spremenili dendritske celice z na svetlobo občutljivim kalcijev proteinom, ki kotrolira vrata. Ko se ga izpostavi modri svetlobi, se vrata iz kalcijevih ionov na dendritskih celicah odprejo in je le-to aktivirano. (Enkrat, ko so aktivirana, so za programiranje T-celic odgovorne dendritske celice, ki potem napadejo rakave celice.) Ko se svetloba ugasne, se vrata zaprejo in denditske celice so izklopljene.

Da bi dosegli imunske celice pri živi živali, je Han pripel k celici nonodelec, ki ga je razvil in ki spreminja blizu infrardečo svetlobo v vidno modro svetlobo. Za razliko od modre svetlobe, lahko blizu infrardeča svetloba prodre v tkivo do globin dveh centimetrov. Ko svetloba blizu infrardeče zadane nanodelec v živali, se le ta spremeni v modro svetlobo. To po svoje aktivira na svetlobo občutljiv protein, ki nadzira pretok kalcija v celico. Antigen tumorja, kot avalbumin, je potreben za programiranje novo aktiviranih T-celic z tarčo, k kateri so namenjeni.

“Ko smo izpostavili žarek laserja blizu infrardeče svetlobe tem živalskim modelom, ki so bili injecirani tako z nanodelcem, kot z genetsko spremejenimi imunskimi celicami, je to povzročilo, da so se kalcijevi kanali v dendritnih celicah odprli in videli smo odgovarjajoče povečanje v številu T-celic, ki so bile aktivirane,.” je povedal Han.

“Bolj pomembno” je povedal Han “videli smo bistveno zavrto rast tumorja in zmanšanj obseg tumorja pri teh živalih. To sugerira, da so aktivirane dendritske celice bile uspešno progamirane T-celice za napad na tumor.”

Ena prednost te metode je, da lahko raziskovalci na fino uglasijo katere celice se aktivirajo in v katerem delu telesa. Ta specifičnost lahko potencialno znajša sistemsko široko stran učinkov, ki jih pogosto vidimo pri drugih ciljanih imunoterapijah za zdravljenje raka.
Je pa tudi zelo verjetno, da se to tehniko lahko prilagodi, da bi študirali druge imunske, srčne, endokrine ali hematopoetične celice, “Vsaka celice, ki uporablja kalcij, da izvaja svojo nalogo je lahko potencialno aktivirana preko uproabe te na novo razvite tehnologije,” je povedal Han. “Fleksibilnost tega sistema pomeni, da ga je moč prilagoditi za raziskovanje drugih celičnih procesov medtem, ko se minimalno vpletajo z drugimi fiziološkimi in biološkimi funkcijami.”

Vir: https://www.sciencedaily.com