211service.com
Het immuunsysteem volgen
Het menselijke immuunsysteem is complex, met meerdere celtypes die over het hele lichaam zijn gestationeerd, klaar om een aanval uit te voeren bij het eerste teken van infectie. Er is echter geen klinisch hulpmiddel geweest om een immuunrespons te meten terwijl deze door het lichaam reist. Een dergelijk instrument zou nuttig zijn bij het monitoren van immuunreacties op ziekten zoals kanker. Er zijn gevallen geweest waarin het immuunsysteem met succes een tumor bestrijdt, en andere waarin het de tumorgroei stimuleert. Het vinden van een effectief medicijn voor de behandeling van kanker is ook lastig, omdat veel medicijnen de immuunfunctie daadwerkelijk onderdrukken, waardoor infecties kunnen ontstaan die levensbedreigend kunnen zijn. Inzicht in hoe het immuunsysteem reageert op bepaalde vormen van kanker en medicijnen kan clinici helpen om patiënten beter te diagnosticeren en te behandelen.
Immuunreactie: Een nieuwe PET-beeldvormingssonde verlicht immuuncellen terwijl deze de infectie in een muis aanvalt. Groene gebieden geven de aanwezigheid van actieve immuuncellen aan.
Nu hebben wetenschappers van het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA een beeldvormende sonde ontwikkeld voor positronemissietomografie (PET) die een immuunrespons door het hele lichaam volgt terwijl het kanker en infectie bestrijdt. De wetenschappers hebben de resultaten van hun onderzoek gepubliceerd in de online editie van het tijdschrift Natuurgeneeskunde .
Het doel van de onderzoekers was niet om specifieke soorten immuuncellen te volgen, maar om een immuunrespons als geheel in beeld te brengen. Om dat te doen, zochten ze naar een biologisch proces dat kenmerkend is voor de meeste soorten immuuncellen en ontwikkelden ze een sonde om dat proces te meten.
Als we een specifiek celtype wilden meten, zoals een T-cel, hadden we een marker kunnen maken en een radionucleotide kunnen bevestigen, zegt Owen White , een onderzoeker aan het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA en de senior auteur van de studie. Maar we wilden een meer globale monitor van meerdere celtypen, en we kwamen op het idee om te kijken naar een fundamenteel proces dat de DNA-reddingsroute wordt genoemd.
Deze route is in wezen een DNA-recyclingmechanisme dat immuuncellen gebruiken om snel en efficiënt nieuwe cellen te genereren. De meeste cellen in het lichaam kunnen vanuit het niets cellen aanmaken en langzaam nieuwe cellen opbouwen uit glucose en suikers. In de aanwezigheid van een infectie moeten immuuncellen echter snel handelen om meer cellen voor verdediging te maken. Deze cellen recyclen drijvende stukjes nucleotide - de bouwstenen van DNA - uit voedsel of stervende cellen, waardoor meer DNA wordt aangemaakt dat vervolgens nieuwe immuuncellen produceert.
Tijdens infectie is er veel verloop van DNA, zegt Caius Radu , een assistent-professor moleculaire en medische farmacologie aan de UCLA. Dit is in wezen een mechanisme om deze cellen in staat te stellen op een efficiënte manier DNA op te ruimen en te maken.
Radu, Witte en hun collega's ontwierpen een sonde om DNA-recyclingactiviteit te detecteren. In het bijzonder detecteert de sonde een bepaald enzym dat betrokken is bij de eerste stap van DNA-recycling in immuuncellen. Zonder dit enzym kan het proces niet doorgaan. Het team ontwierp een enzymdetecterende sonde door de moleculaire structuur van een veelgebruikt chemotherapiemedicijn genaamd gemcitabine te wijzigen. Na een brede screening van geneesmiddelen ontdekten onderzoekers dat dit specifieke medicijn effectief was in het binnendringen van immuuncellen. Vervolgens veranderden ze de verbinding enigszins, zodat, in aanwezigheid van het DNA-recycling-enzym, de verbinding wordt gefosforyleerd en in wezen stopt met zijn sporen. Als het enzym niet aanwezig is, gaat de verbinding gewoon door de cel.
Witte's team bevestigde ook een radiolabel aan de sonde dat tijdens een PET-scan gloeit wanneer het een cel binnengaat. Het team testte de sonde vervolgens in muizen. Onderzoekers injecteerden muizen eerst met een oncogeen virus, waardoor een tumor ontstond. Deze specifieke tumor is immunogeen, wat betekent dat het immuunsysteem het gemakkelijk herkent en snel aanvalt. Na de virusinjectie injecteerde het team vervolgens de sonde en voerde PET-scans uit.
Het is eigenlijk als een hittekaart, en als er veel immuuncellen zijn, is het rood; indien minder, groen; en nog minder, blauw, zegt Radu. Het ziet er spectaculair uit. Je kunt een driedimensionaal beeld van deze muis zien, en deze drainerende lymfeklieren, die zich dicht bij de tumor bevinden, en je ziet ze gewoon oplichten.
Het team was in staat om de immuunrespons te volgen terwijl de tumor zich ontwikkelde, en het zag dat de gebieden rond de tumor het meest oplichtten na 10 tot 14 dagen, een typische tijdsduur waarin een immuunrespons een infectie kan genezen.
Radu zegt dat clinici in de toekomst deze nieuwe PET-sonde mogelijk kunnen gebruiken om immuunreacties in beeld te brengen, naast het gebruik van andere technieken, zoals CT-scans, die tumoren kunnen afbeelden. In combinatie kunnen deze technieken artsen in staat stellen een tumor te zien krimpen terwijl het immuunsysteem van het lichaam aanvalt, zodat ze de effectiviteit van verschillende therapieën kunnen bepalen.
Ronald Germain , plaatsvervangend hoofd van het immunologielaboratorium van het National Institute of Allergy and Infectious Diseases, zegt dat hoewel de beelden van de groep indrukwekkend zijn, het nog steeds niet helemaal duidelijk is of andere cellen dan immuuncellen worden afgebeeld - een effect dat een onnauwkeurig beeld zou kunnen creëren .
Het is geen volledig specifieke sonde, dus je gaat niet vertellen welk type cel aanwezig is op een locatie, wat erg belangrijk kan zijn bij het stellen van een diagnose in de toekomst, zegt Germain. Er is echter een reële behoefte om manieren te ontwikkelen om immuunresponsen te beoordelen zonder biopsieën te hoeven doen, en dit is een van de vele benaderingen die kunnen worden gebruikt.
De onderzoekers zijn nu op zoek naar de ontwikkeling van een meer specifieke sonde, naast hun algemene beeldvormende sonde. Radu en zijn collega's onderzoeken systematisch chemische structuren om andere te vinden die op gemcitabine lijken. Het team is van plan om deze verbindingen tegen elkaar te testen om te zien welke een grotere gevoeligheid en specificiteit hebben voor het detecteren van bepaalde soorten immuuncellen.