211service.com
Spåra immunförsvaret
Det mänskliga immunsystemet är komplext, med flera celltyper stationerade över hela kroppen, redo att starta en attack vid första tecken på infektion. Det har dock inte funnits något kliniskt verktyg för att mäta ett immunsvar när det färdas genom kroppen. Ett sådant verktyg skulle vara till hjälp för att övervaka immunreaktioner mot sjukdomar som cancer. Det har förekommit fall där immunsystemet framgångsrikt bekämpar en tumör, och andra där det stimulerar tumörtillväxt. Att hitta ett effektivt läkemedel för att behandla cancer är också svårt, eftersom många läkemedel faktiskt hämmar immunförsvaret och orsakar infektioner som kan vara livshotande. Att förstå hur immunsystemet reagerar på vissa cancerformer och läkemedel kan hjälpa läkare att bättre diagnostisera och behandla patienter.
Immunreaktion: En ny PET-avbildningssond belyser immunceller när den angriper infektioner i en mus. Gröna områden indikerar närvaron av aktiva immunceller.
Nu har forskare vid UCLA:s Jonsson Comprehensive Cancer Center utvecklat en avbildningssond för positronemissionstomografi (PET) som spårar ett immunsvar i hela kroppen när det bekämpar cancer och infektioner. Forskarna har publicerat resultaten av sin studie i tidskriftens onlineupplaga Naturmedicin .
Forskarnas mål var inte att spåra specifika typer av immunceller, utan att avbilda ett immunsvar som helhet. För att göra det letade de efter en biologisk process som är karakteristisk för de flesta typer av immunceller och utvecklade en sond för att mäta den processen.
Om vi ville mäta en specifik celltyp, till exempel en T-cell, kunde vi ha gjort en markör och fäst en radionukleotid, säger Owen White , en forskare vid UCLA:s Jonsson Comprehensive Cancer Center och seniorförfattaren till studien. Men vi ville ha en mer global monitor av flera celltyper, och vi kom på att titta på en grundläggande process som kallas DNA-räddningsvägen.
Denna väg är i huvudsak en DNA-återvinningsmekanism som immunceller använder för att snabbt och effektivt generera nya celler. De flesta celler i kroppen kan generera celler från grunden, långsamt bygga nya celler från glukos och sockerarter. Men i närvaro av infektion måste immunceller agera snabbt för att göra fler celler för försvar. Dessa celler återvinner flytande bitar av nukleotider – byggstenarna i DNA – från mat eller döende celler, vilket gör mer DNA som sedan tar ut nya immunceller.
Under infektion är det mycket omsättning av DNA, säger Caius Radu , en biträdande professor i molekylär och medicinsk farmakologi vid UCLA. Detta är i huvudsak en mekanism för att tillåta dessa celler att rensa och göra DNA effektivt.
Radu, Witte och deras kollegor designade en sond för att upptäcka DNA-återvinningsaktivitet. Specifikt upptäcker sonden ett särskilt enzym som är involverat i det första steget av DNA-återvinning i immunceller. Utan detta enzym kan processen inte fortsätta. Teamet designade en enzymdetekterande sond genom att modifiera molekylstrukturen hos ett vanligt kemoterapiläkemedel som heter gemcitabin. Efter en omfattande läkemedelsscreening fann forskarna att just detta läkemedel var effektivt för att komma in i immunceller. De ändrade sedan föreningen något så att föreningen, i närvaro av DNA-återvinningsenzymet, fosforyleras och i huvudsak stoppas i dess spår. Om enzymet inte är närvarande, passerar föreningen helt enkelt genom cellen.
Wittes team fäste också en radiomärkning på sonden som, under en PET-skanning, lyser när den kommer in i en cell. Teamet testade sedan sonden på möss. Forskare injicerade först möss med ett onkogent virus, vilket fick en tumör att utvecklas. Denna speciella tumör är immunogen, vilket innebär att immunsystemet lätt känner igen den och snabbt attackerar. Efter virusinjektionen injicerade teamet sedan sonden och utförde PET-skanningar.
Det är i grunden som en värmekarta, och om det finns många immunceller är det rött; om mindre, grönt; och ännu mindre, blå, säger Radu. Det ser spektakulärt ut. Du kan se en tredimensionell bild av den här musen och se dessa dränerande lymfkörtlar, som är nära tumören, och bara se dem lysa upp.
Teamet kunde spåra immunsvaret när tumören utvecklades, och de såg att områdena runt tumören lyste upp som mest efter 10 till 14 dagar, en typisk tidsperiod under vilken ett immunsvar kan rensa en infektion.
Radu säger att läkare i framtiden kanske kan använda denna nya PET-sond för att avbilda immunsvar, förutom att använda andra tekniker, såsom CT-skanningar, som kan avbilda tumörer. I kombination kan dessa tekniker göra det möjligt för läkare att se en tumör krympa när kroppens immunsystem attackerar så att de kan avgöra effektiviteten av olika terapier.
Ronald Germain , biträdande chef för immunologilaboratoriet vid National Institute of Allergy and Infectious Diseases, säger att även om gruppens bilder är imponerande, är det fortfarande inte helt klart om andra celler än immunceller avbildas – en effekt som kan skapa en oprecis bild .
Det är inte en helt specifik sond, så du kommer inte att berätta vilken typ av cell som finns på en plats, vilket kan vara mycket viktigt för att göra en diagnos framåt, säger Germain. Det finns dock ett verkligt behov av att utveckla sätt att bedöma immunsvar utan att behöva göra biopsier, och detta är ett av flera tillvägagångssätt som skulle kunna användas.
Forskarna letar nu efter att utveckla en mer specifik sond, utöver deras allmänna bildsond. Radu och hans kollegor undersöker systematiskt kemiska strukturer för att hitta andra som liknar gemcitabin. Teamet planerar att testa dessa föreningar mot varandra för att se vilka som kan ha större känslighet och specificitet för att upptäcka vissa typer av immunceller.