Μία προσαρμοσμένη πρωτεΐνη που βοηθά το σώμα να απομακρύνει επιβλαβή κύτταρα (που εμπλέκονται στον καρκίνο ή σε αυτοάνοσα νοσήματα) ανέπτυξε μια επιστημονική ομάδα από το Ινστιτούτο Ολοκληρωμένων Επιστημών Κυττάρων και Υλικών του Πανεπιστημίου του Κιότο.
Οι ερευνητές σχεδίασαν ένα θεραπευτικό εργαλείο βασισμένο σε πρωτεΐνες, το οποίο μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε ασθένειες που προκαλούνται από επιβλαβή ή περιττά κύτταρα. Το νέο αυτό εργαλείο, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Biomedical Engineering, ονομάζεται Crunch (Connector for Removal of Unwanted Cell Habitat). Πρόκειται για μια συνθετική πρωτεΐνη που χρησιμοποιεί το φυσικό σύστημα απομάκρυνσης «αποβλήτων» του οργανισμού για να καθαρίσει στοχευμένα κύτταρα, ανοίγοντας τον δρόμο για βελτιωμένες θεραπείες σε καρκίνο, αυτοάνοσα νοσήματα και άλλες παθήσεις όπου τα βλαβερά κύτταρα προκαλούν βλάβες.
Κάθε μέρα, δισεκατομμύρια κύτταρα του σώματός μας πεθαίνουν φυσιολογικά, στο πλαίσιο των φυσικών διεργασιών. Αυτά τα νεκρά κύτταρα απομακρύνονται γρήγορα από ανοσοκύτταρα που ονομάζονται φαγοκύτταρα. Τα φαγοκύτταρα λειτουργούν σαν μικροσκοπικές «ηλεκτρικές σκούπες», ανιχνεύοντας τα ετοιμοθάνατα κύτταρα μέσω ενός σήματος που εντοπίζουν στην επιφάνειά τους. Μόλις αναγνωρίσουν αυτό το σήμα, τα περιβάλλουν και τα χωνεύουν σε μια διαδικασία που λέγεται «φαγοκυττάρωση».
«Πήραμε αυτό το φυσικό σύστημα καθαρισμού και να το επαναπρογραμματίσουμε ώστε να στοχεύει ζωντανά κύτταρα που δεν θα έπρεπε να υπάρχουν», εξηγεί ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, κ. Yuki Yamato, από το Graduate School of Biostudies του Πανεπιστημίου του Κιότο. «Δημιουργήσαμε το Crunch τροποποιώντας μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Protein S, η οποία κανονικά βοηθά τα φαγοκύτταρα να αναγνωρίζουν τα νεκρά κύτταρα. Αντί όμως να συνδέεται με αυτά, δώσαμε στο Crunch τη δυνατότητα να αναγνωρίζει συγκεκριμένα ζωντανά κύτταρα που θέλουμε να απομακρυνθούν, όπως τα καρκινικά κύτταρα ή τα υπερδραστήρια ανοσοκύτταρα σε αυτοάνοσα νοσήματα».
Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές αντικατέστησαν το τμήμα της Protein S που εντοπίζει τα ετοιμοθάνατα κύτταρα με έναν ειδικό «αισθητήρα», ο οποίος μπορεί να αναγνωρίζει μοναδικές πρωτεΐνες στην επιφάνεια μόνο των ανεπιθύμητων κυττάρων. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να σχεδιαστούν κατά παραγγελία ώστε να στοχεύουν σχεδόν οποιοδήποτε είδος κυττάρου. Μόλις το Crunch δεσμευτεί με τον επιλεγμένο στόχο, συνδέει αυτό το κύτταρο με τα φαγοκύτταρα, τα οποία στη συνέχεια το καταπίνουν και το διασπούν.
Το Crunch λειτουργεί σαν μια ετικέτα υψηλής ακρίβειας. Δεν σκοτώνει απευθείας τα κύτταρα. Αντίθετα, τα «μαρκάρει» με τρόπο που ξεγελά το ανοσοποιητικό ώστε να νομίζει ότι είναι έτοιμα για απομάκρυνση. Έτσι, το ίδιο το σώμα τα αποβάλλει, χρησιμοποιώντας μηχανισμούς στους οποίους βασίζεται ήδη καθημερινά.
Ο καθηγητής Jun Suzuki, από το iCeMS του Πανεπιστημίου του Κιότο, που ηγήθηκε της μελέτης, περιγράφει τα πειράματα. «Σε ποντίκια, χρησιμοποιήσαμε το Crunch για να απομακρύνουμε καρκινικά κύτταρα που είχαν τροποποιηθεί ώστε να εκφράζουν συγκεκριμένη πρωτεΐνη στην επιφάνειά τους, ώστε να μπορούμε να τα παρακολουθούμε», αναφέρει ο Suzuki. «Το χρησιμοποιήσαμε επίσης για να εξαλείψουμε συγκεκριμένα ανοσοκύτταρα σε μοντέλο λύκου, μιας ασθένειας όπου το ανοσοποιητικό επιτίθεται σε υγιείς ιστούς. Και στις δύο περιπτώσεις, τα επιβλαβή κύτταρα απομακρύνθηκαν με επιτυχία και τα σημάδια της νόσου μειώθηκαν».
Το νέο αυτό εργαλείο μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμο στη θεραπεία ορισμένων παθήσεων. Πολλές υπάρχουσες θεραπείες, όπως η CAR-T θεραπεία ή τα φάρμακα με αντισώματα, είναι αποτελεσματικές, αλλά έχουν περιορισμούς. Στην περίπτωση της CAR-T, τα αιμοκύτταρα συλλέγονται από τον ασθενή, τροποποιούνται στο εργαστήριο και επιστρέφουν στο σώμα. Αντίθετα, το Crunch είναι μια θεραπεία βασισμένη σε πρωτεΐνες που ενδεχομένως θα μπορούσε να χορηγηθεί με μια απλή ένεση.
Επειδή ο αισθητήρας στόχευσης του Crunch μπορεί να τροποποιηθεί ανάλογα με την ασθένεια, λειτουργεί ως μια προσαρμόσιμη πλατφόρμα. «Πιστεύουμε ότι αυτό μπορεί να εξελιχθεί σε μια νέα μορφή θεραπείας που θα μπορεί να προσαρμοστεί σε πολλές καταστάσεις. Μπορούμε επίσης να υιοθετήσουμε τους αισθητήρες στόχευσης από αντισώματα και από την τεχνολογία CAR-T. Είναι σαν ένα οικοσύστημα θεραπευτικών εργαλείων», σημειώνει ο Suzuki.
Η ομάδα εργάζεται τώρα για να κάνει το Crunch πιο ασφαλές, πιο εύκολο στην παραγωγή και πιο αποτελεσματικό σε πραγματικές συνθήκες. Με περαιτέρω έρευνα, αυτή η τεχνική θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για μια νέα γενιά θεραπειών που θα βοηθούν το σώμα να απομακρύνει τα επιβλαβή κύτταρα με ακριβή και φυσικό τρόπο.
