211service.com
Sporing af immunsystemet
Det menneskelige immunsystem er komplekst, med flere celletyper stationeret over hele kroppen, klar til at iværksætte et angreb ved det første tegn på infektion. Der har dog ikke været noget klinisk værktøj til at måle et immunrespons, når det rejser gennem kroppen. Et sådant værktøj ville være nyttigt til at overvåge immunreaktioner på sygdomme som kræft. Der har været tilfælde, hvor immunsystemet med succes bekæmper en tumor, og andre, hvor det stimulerer tumorvækst. Det er også vanskeligt at finde et effektivt lægemiddel til behandling af kræft, da mange lægemidler faktisk undertrykker immunfunktionen, hvilket forårsager infektioner, der kan være livstruende. At forstå, hvordan immunsystemet reagerer på visse kræftformer og lægemidler, kan hjælpe klinikere med bedre at diagnosticere og behandle patienter.
Immunreaktion: En ny PET-billedsonde belyser immunceller, når den angriber infektion i en mus. Grønne områder indikerer tilstedeværelsen af aktive immunceller.
Nu har forskere ved UCLAs Jonsson Comprehensive Cancer Center udviklet en billeddannende probe til positronemissionstomografi (PET), der sporer et immunrespons i hele kroppen, når det bekæmper kræft og infektion. Forskerne har offentliggjort resultaterne af deres undersøgelse i online-udgaven af tidsskriftet Naturmedicin .
Forskernes mål var ikke at spore specifikke former for immunceller, men at afbilde et immunrespons som helhed. For at gøre det ledte de efter en biologisk proces, der er karakteristisk for de fleste typer immunceller og udviklede en sonde til at måle denne proces.
Hvis vi ville måle en bestemt celletype, såsom en T-celle, kunne vi have lavet en markør og vedhæftet et radionukleotid, siger Owen White , en forsker ved UCLAs Jonsson Comprehensive Cancer Center og seniorforfatter af undersøgelsen. Men vi ønskede en mere global monitor af flere celletyper, og vi fandt på at se på en grundlæggende proces kaldet DNA-redningsvejen.
Denne vej er i det væsentlige en DNA-genbrugsmekanisme, som immunceller bruger til hurtigt og effektivt at generere nye celler. De fleste celler i kroppen kan generere celler fra bunden, langsomt opbygge nye celler fra glukose og sukkerarter. Men i nærvær af infektion skal immunceller handle hurtigt for at lave flere celler til forsvar. Disse celler genbruger flydende nukleotider - byggestenene i DNA - fra mad eller døende celler, hvilket laver mere DNA, som derefter udskiller nye immunceller.
Under infektion er der meget omsætning af DNA, siger Caius Radu , en assisterende professor i molekylær og medicinsk farmakologi ved UCLA. Dette er i det væsentlige en mekanisme til at tillade disse celler at fange og lave DNA effektivt.
Radu, Witte og deres kolleger designede en sonde til at detektere DNA-genbrugsaktivitet. Specifikt detekterer sonden et bestemt enzym involveret i det første trin af DNA-genbrug i immunceller. Uden dette enzym kan processen ikke fortsætte. Holdet designede en enzymdetekterende sonde ved at modificere den molekylære struktur af et almindeligt kemoterapilægemiddel kaldet gemcitabin. Efter en bred lægemiddelscreening fandt forskerne ud af, at netop dette lægemiddel var effektivt til at trænge ind i immunceller. De ændrede derefter forbindelsen en smule, så forbindelsen, i nærvær af DNA-genbrugsenzymet, phosphoryleres og i det væsentlige stoppes i sine spor. Hvis enzymet ikke er til stede, passerer forbindelsen blot gennem cellen.
Wittes team har også knyttet en radiolabel til sonden, der under en PET-scanning lyser, når den kommer ind i en celle. Holdet testede derefter sonden i mus. Forskere injicerede først mus med en onkogen virus, som fik en tumor til at udvikle sig. Denne særlige tumor er immunogen, hvilket betyder, at immunsystemet let genkender den og hurtigt angriber. Efter virusinjektionen injicerede holdet derefter sonden og udførte PET-scanninger.
Det er dybest set som et varmekort, og hvis der er mange immunceller, er det rødt; hvis mindre, grøn; og endnu mindre, blå, siger Radu. Det ser spektakulært ud. Du kan se et tredimensionelt billede af denne mus og se disse drænende lymfeknuder, som er tæt på tumoren, og bare se dem lyse op.
Holdet var i stand til at spore immunresponset, efterhånden som tumoren udviklede sig, og det så, at områderne omkring tumoren lyste mest op efter 10 til 14 dage, et typisk tidsrum, hvor et immunrespons kan fjerne en infektion.
Radu siger, at klinikere i fremtiden muligvis kan bruge denne nye PET-sonde til at afbilde immunresponser, ud over at bruge andre teknikker, såsom CT-scanninger, der kan afbilde tumorer. I kombination kan disse teknikker gøre det muligt for læger at se en tumor skrumpe, når kroppens immunsystem angriber, så de kan bestemme effektiviteten af forskellige terapier.
Ronald Germain , vicechef for immunologilaboratoriet ved National Institute of Allergy and Infectious Diseases, siger, at selvom gruppens billeder er imponerende, er det stadig ikke helt klart, om andre celler end immunceller bliver afbildet - en effekt, der kan skabe et upræcist billede .
Det er ikke en helt specifik sonde, så du kommer ikke til at fortælle, hvilken type celle der er til stede på et sted, hvilket kan være meget vigtigt for at stille en diagnose fremadrettet, siger Germain. Der er dog et reelt behov for at udvikle måder at vurdere immunresponser på uden at skulle lave biopsier, og dette er en af flere tilgange, der kunne bruges.
Forskerne søger nu at udvikle en mere specifik probe ud over deres generelle billeddannende probe. Radu og hans kolleger undersøger systematisk kemiske strukturer for at finde andre, der ligner gemcitabin. Holdet planlægger at teste disse forbindelser mod hinanden for at se, hvilke der kan have større følsomhed og specificitet til at påvise visse former for immunceller.