ضرر من أجل الخير: الجهاز المناعي لامبري في مكافحة سرطان الدماغ البشري

دماغنا هو كل شيء لدينا. يؤدي انتهاك عمل هذا الجهاز الهام إلى عواقب وخيمة ومميتة في بعض الأحيان. تعقيد الدماغ وتنظيمه العصبي هائل ، مما يعقد إلى حد كبير عملية علاج مرض معين. كقاعدة عامة ، عندما نعالج شيئًا ما ، نحاول التخلص من العيوب التي يسببها المرض. ولكن ، ماذا لو استخدمت هذه العيوب لمكافحة ما يخلقها؟ هذا هو بالضبط ما قرر مؤلفو الدراسة الذين ندرسه اليوم القيام به. كيف طبق العلماء تعطل حاجز الدم في الدماغ ، ولماذا نحتاج إلى الوصول إلى المصفوفة خارج الخلية للدماغ ، وما هو الدور الذي لعبه لامبري الطفيلي على الأسماك في هذا؟ سوف يخبرنا تقرير المجموعة البحثية بهذا. دعنا نذهب.

قليلا من الناحية النظرية

بادئ ذي بدء ، يجدر فرز الأحرف في هذه المسرحية المختبرية.


حاجز الدم في الدماغ

يلعب أحد أدوار الدم الرئيسية حاجز الدم في الدماغ (BBB) ​​- وهو حاجز فسيولوجي بين الجهاز العصبي المركزي (الجهاز العصبي المركزي) والجهاز الدوري. يمنع هذا الحاجز ملامسة الأنسجة العصبية بمكونات مختلفة من الدم المنتشر ، ومن بينها السموم ، والكائنات الحية الدقيقة ، والعوامل الخلوية / الخلطية للجهاز المناعي التي يمكن أن تستجيب لخلايا الدماغ كأجنبية. يمكن مقارنة BBB بحارس في نادٍ مكلف للغاية ، مما يسمح للجهاز العصبي المركزي بالمغذيات الحصرية. لكن هذا الحارس ليس من الصعب إرضاءه كثيرًا ، فهو غالبًا لا يفوتك الأدوية اللازمة لعلاج الجهاز العصبي المركزي. اتضح أن النظام الذي يهدف إلى الاستفادة من صحتنا يمكن أن يكون عقبة أمام علاجه. هنا المفارقة في علم وظائف الأعضاء.

ومع ذلك ، فإن حاجز الدم في الدماغ لا يعمل دائمًا مثل الساعة السويسرية. في حالات السكتة الدماغية والأورام والإصابات المختلفة في الرأس والأمراض المزمنة ، يبدأ BBB في الفشل ، أي السماح للجهاز العصبي المركزي بما كان يمكن القضاء عليه سابقًا. بالإضافة إلى الأسباب الطبيعية للفشل ، هناك أيضًا عوامل بشرية المنشأ: الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة والعوامل التناضحية التي تعطل BBB. لماذا تكسر شيئًا يضمن الأداء الطبيعي للدماغ ، كما تسأل. ثم ، لإيصال الأدوية التي ستقوم BBB بكامل طاقتها بالتصفية. على أي حال ، فإن الحارس لن يسمح للطبيب بالدخول إلى النادي بسبب إغمائه ، لأنه لا يملك بطاقة النادي.

السبب الرئيسي والشائع لجميع الحالات ، هو نتيجة لتعطل BBB هو التعرض المرضي للمصفوفة خارج الخلية (ECM) من الدماغ ، والتي يتم عزلها في ظل الظروف العادية.

المصفوفة خارج الخلية هي أساس النسيج الضام الذي يوفر الدعم الميكانيكي للخلايا ونقل المواد الكيميائية.

لذلك ، يعتقد العلماء أنه من خلال استهداف أجزاء معينة من الدماغ باستخدام BBB المضطرب من الناحية المرضية ، من الممكن إيصال العقاقير إلى تلك الأجزاء من الجهاز العصبي المركزي التالف الذي كان يتعذر الوصول إليه في السابق بسبب BBB.

وبالتالي ، من الممكن إنشاء رابط يجسد نظام ECM ، والذي سيكون فعالًا في مكافحة أمراض مختلفة في الجهاز العصبي المركزي ، وليس مع مرض واحد محدد ، كما تم تطويره مسبقًا.

لاختبار النظرية في الممارسة العملية ، قرر العلماء تطبيق طريقة إيصال الأدوية على ورم أرومي دبقي غير قابل للشفاء (سرطان الدماغ). هذا النوع من الأمراض نادر للغاية ، ولكن من الصعب للغاية هزيمته. حتى بعد العلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي والجراحة ، البقاء على قيد الحياة حوالي 1-2 سنوات.

وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن استخدام العلاج المناعي من خلال مستقبلات مستضد الكيمري إنترلوكين * 13 * هو علاج واعد للورم الأرومي الدبقي.

Interleukins * هي جزيئات معلومات الببتيد التي تنتجها الكريات البيض ، إلى حد أقل عن طريق البلعمة والأنسجة الأخرى. الانترلوكينات هي جزء من الجهاز المناعي.

Interleukin-13 * (IL13) هو الوسيط الرئيسي للتغيرات الفسيولوجية الناجمة عن التهاب الحساسية في العديد من الأنسجة.

مستقبلات مولد الضد Chimeric * هو بروتين اندماج مؤتلف يربط جزءًا من الجسم المضاد يمكن أن يرتبط بشكل انتقائي بمستضدات معينة ومجالات الإشارة التي تنشط الخلايا التائية.

إن استخدام مستقبلات مستضدات الخيمري التي تستهدف البروتين CSPG4 يمكن أن يكون أيضًا وسيلة فعالة إلى حد ما لمقاومة ورم أرومي دبقي.

بالإضافة إلى ذلك ، أظهر تحليل التصوير بالرنين المغناطيسي انتهاكًا للحاجز الدماغي الدماغي داخل ورم أرومي دبقي. لذلك ، يجب أن تكون العلاجات المتعلقة بالمصفوفة خارج الخلية فعالة.

وهنا الخيال الهائل والإبداع من العلماء يدخل المشهد. الحقيقة هي أنه يمكنك استخدام الببتيدات والأجسام المضادة القياسية ككواشف موجهة إلى ECM ، لكن هذا ليس ممتعًا للغاية. لذلك ، قرر العلماء استخدام مستقبلات الخلايا اللمفاوية المتغيرة (VLR) ، أي مستقبلات مولد الضد.


تضم فئة لامبري حوالي 40 نوعًا ، معظمها من الطفيليات التي تتغذى على دماء الأسماك التي تمتصها.

VLRs عبارة عن بروتينات غنية بالمنجل وغنية بالليوسين تتعرف على أهداف مستضدية ذات خصوصية وتقارب * تشبه الأجسام المضادة القائمة على الغلوبولين المناعي.

التقارب * هي الخاصية الديناميكية الحرارية لقوة تفاعل المواد مثل المستضد والأجسام المضادة.

لماذا بالضبط lampreys و VLR بهم؟ والحقيقة هي أنه بين الثدييات و lampreys هناك الهاوية التطورية من 500 مليون سنة. وبالتالي ، من المرجح أن يتعرف VLRs لامبري على البروتينات والجليكانات المحفوظة في ECM مقارنة بالأجسام المضادة للثدييات.

للتعرف على VLRs التي تربط ECM بالدماغ ، قام العلماء بالغسل ، وهي طريقة لاختيار عناصر حيوية معينة (البروتينات ، الخفاش ، إلخ) من مكتبات VLR للجزيئات الحيوية. وكانت النتيجة مجموعة من الحيوانات المستنسخة ملزمة ECM * .

استنساخ * - مجموعة من الخلايا المتماثلة التي تشترك في سلف مشترك (المصدر الأساسي) ، أي ، تأتي من نفس الخلية.

أظهر الاستنساخ الناتج تراكمًا تفضيليًا في المناطق المدمرة من حاجز الدم في الدماغ لدى الحيوانات التي تعاني من اضطراب تناضحي في BBB أو مع ورم أرومي دبقي. بالإضافة إلى ذلك ، كان الاستنساخ يهدف بشكل جيد إلى الجسيمات الشحمية * محملة بالدوكسوروبيسين (مضاد حيوي).

الجسيمات الشحمية - عضيات كروية داخل الخلايا تستخدم لتوصيل الأدوية إلى أنسجة معينة.

إعداد الدراسة

كما تعلمنا سابقًا ، تم تحديد VLRs ملزمة ECM من خلال تحريك مكتبات VLR. تم الحصول على المكتبة نفسها من مجموعة من لامبري VLRs تم تحصينها مع الاستعدادات الميكانيكية المعزولة من غشاء البلازما من الأوعية الدموية الدقيقة للدماغ الماوس ، والتي تحتوي على ECM المرتبطة بها من الدماغ.

تم إثراء المكتبة لأول مرة بمجلدات ECM باستخدام دورتين بالغسل على ECM * decellularized التي تم إنشاؤها بواسطة خلايا البطانية الماوس مثقف (خط خلية bEnd.3).

Decellularization * هي طريقة لتنقية allografts من المكون الخلوي للحصول على بنية غير مناعية وفعالة وآمنة تستند إلى مصفوفة خارج الخلية الطبيعية.

علاوة على ذلك ، كان من الضروري تحديد بدقة تلك الحيوانات المستنسخة الملزمة ECM التي تنحني في الغالب bEnd.3 ECM ، وليس مع مجموعة التحكم في ECMs الليفية الفأرية للماوس (خط الخلية 3T3).

بعد ذلك ، وضعت الحيوانات المستنسخة الفردية في 96 لوحة جيدا ، وبعد ذلك تم توسيعها وتحريضها على عرض VLR. بعد إزالة الحيوانات المستنسخة الإضافية (بحيث لم يكن هناك استنساخ فرعي) ، تمكن العلماء من إجراء تقييم مقارن لربط VLR إلى bEnd.3 و 3T3 ECM باستخدام فحص ELISA ( 1a ).


الصورة رقم 1

تم تحليل ما مجموعه 285 استنساخ. نتيجةً لذلك ، يمكن ملاحظة أن إشارات التواصل مع bEnd.3 ECM أقوى بنحو 5 مرات من إشارات الاتصال مع 3T3 ECM ( 1b ).

بعد ذلك ، تم التحقق من نتائج ELISA من خلال مقارنة صور الفحص المجهري للمجال المستنسخ المرتبط باستنساخ bEnd.3 و 3T3 ECM ( 1C ).

كما يتضح من الصورة 1 ج ، يرتبط كل من المستنسخين P1C10 و P2C7 بشكل حصري بـ bENDnd 3 ECM ، ولا يُظهر الاستنساخ غير المُلزم P1E9 عملياً أي اتصال بأي نوع من أنواع ECM.

بعد ذلك ، أجرى العلماء تحليلًا مقارنًا لطريقة أكثر عملية - في قسم من مخ الفأر. ثمانية من الحيوانات المستنسخة 10 VLR التي أظهرت أفضل نتيجة ملزمة في الملاحظات السابقة أظهرت أيضا ملزمة ( 1D ) في هذا الاختبار.

وأظهرت جميع استنساخ ملزمة مخطط EMC متني منتشر دون أي إثراء إضافي (الأوعية الدموية أو الخلوية).

حدد العلماء قائدين وفقا لنتائج جميع الملاحظات المذكورة أعلاه - P1C10 و P3A8. هذه هي الحيوانات المستنسخة التي سيتم النظر فيها في المستقبل.

نتائج البحوث

تم توظيف P1C10 و P3A8 مع صبغة الفلورسنت Cy5. وأظهرت المناعية المباشرة للأنسجة الفئران باستخدام تقارنات VLR-Cy5 أن P1C10-Cy5 لديه انتقائية كبيرة تجاه ECM للدماغ مقارنة بأنسجة الكلى والقلب والكبد ( 2A ).


الصورة رقم 2 أ

Immunostaining * - عملية تسمح لك بتحديد وتوطين مولد الضد في منطقة معينة من الخلية أو النسيج أو العضو.

لكن P3A8-Cy5 يرتبط مع ECMs في الدماغ والكبد بنفس الشدة ، ولكن مثل P1C10-Cy5 لا يُظهر اهتمامًا بتخطيط القلب في الكلى والقلب.

بعد ذلك ، اختبر العلماء التفاعل المتبادل بين P1C10 و ECM للدماغ البشري (تم استخدام عمليات التجميد). يشبه ربط P1C10-Cy5 إلى ECM للدماغ البشري صورة لنفس العملية ، ولكنها تنطوي على دماغ الفأر ( 2 ب ). يرتبط P1C10-Cy5 أيضًا بنجاح في ECM في عمليات التجميد لعينة من ورم أرومي دبقي بشري ( 2c ).


الصورة رقم 2 ب-ه

بالنظر إلى هذه الملاحظات ، قام العلماء بقياس تقارب * P1C10.

تقارب * - قدرة الخلية على التقاط بعض المواد الكيميائية وربطها.

نتيجة لذلك ، كان ثابت التفكك (Kd) للربط بـ bEnd.3 ECM 48.38 ± 6.05 نانومتر ( 2d ).

بعد ذلك ، قرر العلماء التحقق مما إذا كان P1C10 سيتراكم في أماكن تدمير BBB في دماغ الفأر.

تم تعديله بواسطة صبغة بالقرب من استنساخ IR800 تحت الحمراء تم إدخال P1C10 أو RBC36 في الفئران المختبرية الصحية بحجم 1 مغ / كغ RBC36 عبارة عن VLR يتعرف على تريساكاريد المستضد H البشري ، ولهذا السبب تم استخدامه كعنصر تحكم نظير.

بعد ذلك ، تم حقن الفئران عن طريق الوريد باستخدام مانيتول (الكحول سداسي الهيدريك) لفتح BBB مؤقتًا. بعد ذلك ، تم التقاط صور الدماغ من الفئران لتحديد إشارات IR800 (الصورة أدناه).


الصورة رقم 3

أظهر تحليل مقارن أن تراكم التألق في المخ (تركيز مادة الاختبار المميزة بصبغة IR800) عند استخدام P1C10-IR800 أعلى 3.3 مرة من مع RBC36-IR800 ، و 7.6 مرة أعلى من عند استخدام المياه المالحة. وبالتالي ، يتراكم P1C10 بشكل انتقائي في المخ بعد حدوث خلل في حاجز الدم في الدماغ.

بعد ذلك ، قرر العلماء التحقق مما إذا كان VLR سيستهدف المصفوفة المجردة خارج الخلية. لهذا ، تم إنشاء نموذجين باستخدام فئران GL261 وخلايا ورم أرومي دبقي الإنسان U87 ، والتي تم إدخالها في دماغ الفئران التجريبية. نتيجة لذلك ، تم تشكيل الأورام مع الأوعية الدموية الفوضى واضطرابات نقطة من حاجز الدم في الدماغ.

كانت تدار P1C10 أو RBC36 في حجم 1 ملغ / كغ عن طريق الوريد إلى الفئران مع ورم أرومي دبقي GB261 جزءا لا يتجزأ. بعد 30 دقيقة ، تم أخذ عينات من الدماغ لتحليل وتصور إشارة IR800 (صبغة P1C10 أو RBC36).


الصورة رقم 4

كان متوسط ​​شدة التألق في منطقة الورم GL261 في الفئران المحقونة بـ P1C10-IR800 أعلى 112 مرة من المنطقة المقابلة (العكسية) للدماغ ( 4 أ ). ولكن عند استخدام RBC36-IR800 ، كانت كثافة مضان منطقة الورم أعلى 9 مرات فقط من كثافة في المنطقة المقابلة.

بالإضافة إلى ذلك ، تبين أن تراكم P1C10-IR800 في الورم نفسه أعلى 13 مرة من تراكم RBC36-IR800.

أكدت هذه الملاحظات قدرة P1C10 على استهداف ECM بشكل انتقائي في أورام الماوس. الآن كان من الضروري اختبار هذه الموهبة على أورام الدماغ البشري.

كانت تدار VLR على الفئران مع U87 (ورم في المخ البشري). اختبر العلماء ليس فقط P1C10 ، ولكن أيضًا 192 ، والتي أظهرت ارتباطًا انتقائيًا للجانب السفلي من الأوعية الدموية في المخ بالإضافة إلى أوعية الكلى والكبد ، وكذلك ECM.

كانت تدار P1C10 ، 192 أو RBC36 في حجم 3 ملغ / كغ عن طريق الوريد وسمح للدوران بحرية لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك ، تم أخذ عينات من الأجهزة ذات الاهتمام لتصور النتائج.

وأظهرت كلا استنساخ VLR (P1C10 و 192) تراكم على حدود الورم ، مع توزيع P1C10 في جميع أنحاء ECM الورم ( 4B ). ولكن 192 بالنسبة للجزء الأكبر كان يتركز خارج الأوعية الورمية الكبيرة.

أي من الحيوانات المستنسخة VLR المتراكمة في نصف الكرة المقابل صحي الدماغ الدماغ. و RBC36 كان غائبا تماما سواء في الأجزاء السليمة وفي الأجزاء التي تحتوي على الورم في الدماغ.

أظهر التحليل الكمي أن P1C10 يتراكم في ورم U87 بنسبة 21.2 مرة أكثر من المنطقة المقابل للدماغ ، 21.2 ضعف الكلى ، 15.9 ضعف الكبد و 29.6 ضعف القلب.

تراكم P1C10 و 192 في مناطق الورم كان 25.4 و 11.9 مرة أكبر من تراكم RBC36. في الوقت نفسه ، استنسخ كلا VLR بشكل أساسي في مناطق العيوب الوعائية للورم.

تؤكد هذه الملاحظات فعالية P1C10 وتركيزها الانتقائي على ECM في المخ. يبقى أن نرى ما إذا كان بإمكان P1C10 توصيل الأدوية بكفاءة إلى المكان الذي يحتاجون إليه.

استخدم العلماء VLR في تركيبة مع الجسيمات الشحمية المحملة بالدوكسوروبيين ، والتي يتم تصورها بشكل كبير بسبب مضانها الخاص ، مما يبسط إلى حد كبير عملية تحليل فعالية تطبيق VLR. تم الحصول على الجسيمات الشحمية بمتوسط ​​قطر 94.2 نانومتر ومحتوى دوكسوروبيسين من 1-2 ملغ / مل. بعد ذلك ، تم ربط استنساخ VLR بالجسيمات الشحمية ، والتي حافظت على نشاط الارتباط بعد الجمع (الصورة رقم 5).


الصورة رقم 5

لإثبات جدوى العلاج باستخدام الجسيمات الشحمية المحملة بالدوكسوروبيسين التي تستهدف VLRs ، تم تحضين خلايا الورم U87 (المستزرعة في bEnd.3 ECM) مع الجسيمات الشحمية المحملة بالدوكسوروبيين التي تستهدف P1C10 أو RBC36.

أظهرت الملاحظات نموًا كبيرًا في الخلايا المدمرة بواسطة الجسيمات الشحمية التي تستهدف P1C10. كان التركيز الفعال النصف الأقصى 199.0 ± 1.7 نانومتر لل P1C10 و 3312.0 ± - 2.6 ل RBC36.


الصورة رقم 6

وأخيراً ، اختبر العلماء الفائدة العلاجية المحتملة لاستهداف مصفوفة خارج الخلية تالفة من الناحية المرضية. لهذا ، تم استخدام الجسيمات الشحمية المحملة بالدوكسوروبيين مع P1C10 ، 192 أو RBC36 في الفئران التجريبية مع خلايا سرطان U87.

كما يمكن رؤيته في الصورتين 6 أ و 6 ب ، فإن إشارة دوكسوروبيسين أقوى بكثير عند استخدام P1C10. يمكن ملاحظة أن هذه الإشارة موضعية بما يكفي داخل الورم ولا تؤثر على المنطقة (الصحية) المقابلة من الدماغ.

توضح الصورتان 6 ج و 6 د أن تراكم P1C10 في منطقة الورم أعلى 7.6 مرة من المنطقة الصحية. إذا قارنا درجة تراكم P1C10 مع RBC36 ، فإن الفرق هو 7.9 مرة لصالح P1C10.

لمدة 4 أسابيع (في الأيام 7 و 14 و 21 و 28) ، كانت تدار 12 ملغ / كغ من دوكسوروبيسين إلى الفئران التجريبية مع U87 باستخدام P1C10 ، 192 ، أو RBC36.

بعد إدخال الورم ، كان متوسط ​​البقاء على قيد الحياة: 43 يومًا لـ P1C10 ، و 30 يومًا لـ 192 ، و 28 يومًا لـ RBC36.

أظهرت مجموعة من الأشخاص الذين يعانون من P1C10 زيادة كبيرة في البقاء على قيد الحياة مقارنة مع المجموعتين الأخريين. في الوقت نفسه ، لا يختلف المؤشران 192 و RBC36 بشكل كبير عن مؤشرات مجموعات التحكم التي لم تتلق العلاج على الإطلاق.

للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً عن الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بأن تنظر في تقرير العلماء .

خاتمة

لن تكون هناك سعادة ، لكن المحنة ساعدت. مع هذه العبارة يمكنك وصف هذه الدراسة بدقة. استخدم العلماء الاضطرابات المرضية لحاجز الدم في الدماغ كأداة لإيصال الأدوية إلى مناطق معينة من الدماغ تتأثر بالورم ، مع تجنب المناطق الصحية. وتلقى العلماء المساعدة في هذا المسعى النبيل والمعقد ، كما يقولون ، من حيث لم ينتظروا. أصبحت اللمفاويات مستقبلات متغير (VLR) lampreys أساس هذا العمل. من الآمن الآن القول إنه حتى الطفيليات يمكن أن تكون مفيدة.

إن علاج أورام المخ محفوف بقائمة ضخمة من الصعوبات ، ونجاح هذه العملية ليس كبيراً كما نود. إن إنشاء طرق ووسائل جديدة لمكافحة مثل هذه الأمراض الخطيرة هو في الحقيقة ما يوجد من أجل العلم. من خلال معرفة العالم من حولنا وداخلنا ، نحن لا نعارض إرادة الطبيعة ، بل نبدأ فقط في فهمها بشكل أفضل وإيجاد معرفة جديدة وتطبيقها بشكل جيد.


شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 مراكز) 10GB DDR4 240GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية حتى الصيف مجانًا عند الدفع لمدة ستة أشهر ، يمكنك طلب هنا .

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ فقط لدينا 2 من Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6 جيجا هرتز 14 جيجا بايت 64 جيجا بايت DDR4 4 × 960 جيجا بايت SSD 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 199 دولار في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 سعة 2 جيجا هرتز 6 جيجا بايت 128 جيجا بايت DDR3 2x960GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 تيرابايت - من 99 دولارًا! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟