这种新型的药剂是利用一种全新的DNA自组装方法“DNA折纸术”所创造出来的可编程T细胞接合器(PTE)。DNA折纸术是一种纳米技术,这种方法将DNA链反复折叠成纳米大小的结构,可以安装在有效载荷上。基
免疫疗法被视为对抗癌症极具前景的武器,它的工作原理是激活人体免疫系统,使其能够识别和摧毁癌细胞。然而,免疫治疗的精确性和靶向性亟待进一步提高,以避免损害健康细胞。近日,《自然》杂志子刊Nature Nanotechnology上报道了一种将人工DNA折纸技术和抗体结合起来的新型药物分子,可以让免疫疗法更具靶向性。
这种新型的药剂是利用一种全新的DNA自组装方法“DNA折纸术”所创造出来的可编程T细胞接合器(PTE)。DNA折纸术是一种纳米技术,这种方法将DNA链反复折叠成纳米大小的结构,可以安装在有效载荷上。基于此技术,DNA链可以自行组装形成在计算机上预先模拟的结构。
这些DNA链的结构设计使得它们可以在4个位置连接不同的抗体。比如,在PTE分子的一侧连接专门与某些肿瘤细胞结合的抗体,而另一边连接能被免疫系统中T细胞识别的抗体。然后,通过这种特殊分子的牵线,T细胞能够特异性地破坏标有抗体的癌细胞。
该研究的作者指出,DNA折纸技术使得他们能够生产各种不同的PTE分子,并对其进行调整以优化其抗癌效果。在这项研究中,研究人员共生产了105种不同的PTE分子,并对它们进行体外测试,以验证它们是否能够特异性地附着在靶细胞上,以及它们在招募T细胞方面的有效性。这些组合可以以模块化的方式生成,并且无需进行耗时的抗体优化过程。
研究人员将这种连接有抗体的PTE分子添加到含有T细胞的人类白血病、前列腺癌和乳腺癌细胞培养物中。之后,他们观察到PTE可以激活T细胞的抗肿瘤活性,并且在24小时后将癌细胞减少了90%以上。为了弄清楚这是否也适用于活生物体,研究人员也在动物模型中检测了PTE识别和摧毁肿瘤细胞的能力。
结果十分令人振奋:首先,他们将移植了白血病细胞的小鼠分为2组(5只/组),给每组小鼠注射了两种针对不同抗原的PTE或一种对照溶液。其中一种PTE分子显著诱导了肿瘤消退,在另一项实验中,研究人员继续测试了其是否能长期遏制肿瘤生长。他们在注射后该PTE分子后监测小鼠长达21天。他们发现,与未治疗的小鼠相比,PTE减少了治疗组小鼠的长期肿瘤生长。
这些结果证明,基于DNA折纸技术的PTE分子可以在体内、体外模型中有效诱导免疫系统抗肿瘤功能。
研究人员表示,由于可以同时安装不同的抗体,因此PTE分子可以更精确地靶向各类肿瘤细胞。此外,它还能控制免疫系统的激活,更准确地区分病变细胞和健康细胞,并最大限度地减少副作用,从而提高成功治疗癌症的可能性。鉴于DNA折纸技术的模块化性质、适应性和高度可寻址性,研究人员预计可以据此开发出广泛的复杂甚至是逻辑控制的免疫治疗平台。
目前,该项研究成果已逐渐转向临床应用阶段。研究的几位核心贡献者,Klaus Wagenbauer博士、Benjamin Kick博士、Jonas Funke博士以及Hendrik Dietz教授,共同成立了Plectonic Biotech公司。
这家公司致力于进一步优化和开发支持PTE设计的技术,并计划将其推广至市场。他们对该技术的市场前景表示出浓厚的兴趣与信心。公司的顾问及该研究的共同作者Sebastian Kobold博士在新闻稿中表示:“我们坚信,这一发现将促进DNA纳米技术的临床测试,并证明基于DNA折纸技术在医学应用上的巨大潜力。”