I ricercatori creano globuli bianchi sintetici per combattere le malattie

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I ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato linfociti T artificiali, o cellule T che sono così vicini alle cellule T umane che potrebbe un giorno essere usato per curare il cancro e altre malattie autoimmuni.

Le cellule T sono un tipo di globuli bianchi che svolge un ruolo chiave nella lotta contro germi specifici.

Per prima cosa maturano nella ghiandola del timo nel collo. Quando l'infezione entra nel corpo, fluisce attraverso i flussi sanguigni per raggiungere le aree infette.

Perché non devono solo spremere tra piccoli spazi e pori, ma anche combattere i germi, le cellule T possono deformarsi fino a un quarto delle loro dimensioni normali e crescere fino a quasi tre volte le loro dimensioni originali.

I linfociti T naturali sono molto intelligenti e adattivi, ma molto più complessi da imitare.

Per molto tempo, a scopo di ricerca e applicazione, i ricercatori hanno dovuto estrarre cellule T naturali dagli animali. Tuttavia, anche le cellule T estratte sono troppo delicate e non possono sopravvivere più di una settimana in condizioni di laboratorio. Di conseguenza, molti animali sono necessari per condurre tale ricerca.

Ma ora, i ricercatori dell'UCLA sono stati in grado di replicare la forma, la dimensione e la flessibilità delle cellule T che consentono loro di svolgere le loro funzioni di base di targeting e di ricerca delle infezioni.

"La complessa struttura dei linfociti T e la loro natura multifunzionale hanno reso difficile per gli scienziati replicarli in laboratorio " Alireza Moshaverinia, un assistente professore di protesi dentaria presso la School of Dentistry, ha detto in una dichiarazione. "Con questa svolta, possiamo utilizzare le cellule T sintetiche per progettare trasportatori di farmaci più efficienti e capire il comportamento delle cellule immunitarie".

Ha guidato una squadra interdisciplinare composta da: Mohammad Mahdi Hasani-Sadrabadi, un assistente scienziato del progetto presso la Samueli School of Engineering; dottoressa Fatemah Majedi; Steven Bensinger, professore di microbiologia, immunologia e genetica molecolare; Ben Wu, professore di odontoiatria e bioingegneria; Louis Bouchard, professore associato di chimica e biochimica; e Paul Weiss, un eminente professore di chimica e biochimica

Il loro articolo è pubblicato sulla rivista Materiale avanzato.

Realizzare cellule T sintetiche

I ricercatori dovevano imitare sia la forma che la funzione delle cellule T naturali.

"WAbbiamo pensato che se siamo riusciti a creare alcune particelle che imitano le cellule T nella loro forma e funzione, possiamo fare gli esperimenti molto più facilmente e ridurre la necessità di animali da laboratorio ", ha affermato Moshaverinia.

Per imitare la forma, i ricercatori hanno usato a sistema microfluidico, che si concentra sul comportamento, il controllo e la manipolazione dei fluidi, in genere su una scala submillimetrica.

Combinando olio minerale e un biopolimero di alginato, una sostanza simile alla gomma composta da polisaccaridi e acqua, hanno creato microparticelle di alginato, che replicano la forma e la struttura delle cellule T naturali.

Quindi, hanno raccolto le microparticelle da un bagno di ioni di calcio e hanno regolato la loro elasticità modificando la concentrazione di ioni di calcio nel bagno.

Per simulare la funzione, i ricercatori hanno rivestito le cellule T sintetiche con fosfolipidi per copiare le membrane cellulari umane. Quindi, utilizzando un processo chimico chiamato bioconjugation, hanno collegato le cellule T con i segnalatori CD4, le particelle che attivano le cellule T naturali per attaccare le cellule tumorali o di infezione.

Secondo Moshaverinia, nell'immunoterapia regolare, le cellule immunitarie del paziente verranno estratte dal sangue, espanse in laboratorio, modificate geneticamente e quindi iniettate nel paziente. Quindi, in base alla modifica, queste cellule T possono circolare nel corpo e aiutare a curare il cancro o altre malattie.

Tuttavia, con il loro nuovo sviluppo, i ricercatori non hanno più bisogno di cellule T umane, ma possono produrre particelle completamente sintetiche e programmate per fornire più terapie contemporaneamente.

"Siamo in grado di regolare il destino (ad esempio, la degradazione) di queste particelle al fine di eliminare eventuali potenziali effetti collaterali indesiderati. Queste cellule T sintetiche possono anche essere utilizzate come modello per comprendere meglio il comportamento fisico delle cellule T naturali e aiutare i ricercatori a gestirle in modo più efficace ", ha affermato Moshaverinia.

Il prossimo passo

Secondo Moshaverinia, anche il comportamento delle cellule T sintetiche nel corpo deve essere valutato in profondità per confermare la possibilità di utilizzare queste particelle per applicazioni cliniche.

I ricercatori suggeriscono che il loro approccio potrebbe essere replicato per produrre vari tipi di cellule artificiali, come le cellule natural killer oi macrofagi.

Sperano che il loro approccio possa essere ampiamente utilizzato per la ricerca su malattie e trattamenti per aiutare gli scienziati a sviluppare un database di una vasta gamma di cellule sintetiche che imitano le cellule umane naturali.

"Stiamo progettando di sviluppare e ottimizzare una vasta gamma di cellule artificiali, compresi altri tipi di cellule immunitarie e vedere come possiamo manipolarle per fornire diversi carichi terapeutici", ha detto Moshaverinia.

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