Wissenschaftler von Johns Hopkins Medicine haben einer neuen Studie an Mäusen und menschlichen Zellen zufolge einen künstlichen Lymphknoten entwickelt, der Krebs behandeln kann. Der neu entwickelte Lymphknoten – ein mit Komponenten des Immunsystems gefüllter Beutel – wird unter die Haut implantiert und soll als Lernzentrum und Stimulator fungieren, um T-Zellen des Immunsystems beizubringen, Krebszellen zu erkennen und abzutöten.
Zur Schaffung des künstlichen Lymphknotens verwendeten die Wissenschaftler Hyaluronsäure, eine feuchtigkeitsspendende Substanz, die häufig in Kosmetika und Lotionen verwendet wird und auf natürliche Weise in der Haut und den Gelenken des Körpers vorkommt.
Aufgrund ihrer Eigenschaften wird Hyaluronsäure häufig in biologisch abbaubaren Materialien wie Wundheilungspflastern verwendet, die implantiert oder auf den Körper aufgetragen werden. Zu diesen Eigenschaften gehört, dass Hyaluronsäure über einen Zelloberflächenrezeptor mit T-Zellen interagieren kann.
Für die aktuelle Studie verwendete das Team der Johns Hopkins University Hyaluronsäure als Gerüst oder Basis für ihren neuen Lymphknoten und fügte MHC-Moleküle (Haupthistokompatibilitätskomplex) oder HLA-Moleküle (Humanes Histokompatibilitätsantigen) hinzu, die T-Zellen und andere Komponenten des Immunsystems ankurbeln. Dann fügten sie auch Moleküle und Antigene hinzu, die bei Krebszellen üblich sind, um den T-Zellen „beizubringen“, wonach sie suchen sollen.
„Indem wir dem künstlichen Lymphknoten verschiedene Antikörper hinzufügen, können wir steuern, wonach die T-Zellen suchen sollen“, sagt Livingston.
Der entstehende künstliche Lymphknoten ist etwa 150 Mikrometer groß, also etwa doppelt so breit wie ein menschliches Haar. Er ist klein genug, um unter der Haut zu bleiben, und groß genug, um nicht vom Blutstrom weggeschwemmt zu werden.
„Ein Vorteil dieses Ansatzes gegenüber anderen zellbasierten Therapien wie CAR-T sind weniger Herstellungsschritte“, sagt Schneck, Professor für Pathologie, Medizin und Onkologie an der Johns Hopkins University School of Medicine, Direktor des Johns Hopkins Center for Translational Immunoengineering und Mitglied des Institute for Cell Engineering, des Kimmel Cancer Center und des Institute for Nanobiotechnology.
Bei aktuellen zellbasierten Therapien werden T-Zellen aus dem Patienten entnommen, außerhalb des Körpers manipuliert, um eine bestimmte Krebsart zu erkennen, und anschließend wieder in den Patienten injiziert. „Bei unserem Ansatz injizieren wir T-Zellen zusammen mit einem künstlichen Lymphknoten, und die T-Zellen werden durch den künstlichen Lymphknoten im Körper vorbereitet und geschult. Anschließend können die T-Zellen überall hinwandern, um Krebszellen zu zerstören“, sagt Schneck, der das Forschungsteam zusammen mit Hai-Quan Mao, Ph.D. , Direktor des Nanobiotechnology Institute der Johns Hopkins University, leitete.
Livingston, Schneck und das Forschungsteam testeten den künstlichen Lymphknoten an Mäusen, denen entweder Melanome oder Dickdarmkrebs implantiert worden waren. Sechs Tage nach der Implantation der Tumore erhielten die Mäuse Injektionen des künstlichen Lymphknotens und von T-Zellen.
Das Team der Johns Hopkins University verglich diese Mäuse mit solchen, die nur den künstlichen Lymphknoten erhielten, mit solchen, die nur T-Zellen erhielten (die nicht durch den künstlichen Lymphknoten aktiviert wurden) und mit solchen, die T-Zellen in Kombination mit einer Klasse von Immuntherapeutika namens Anti-PD-1 erhielten.
Neun Tage später hatten Mäuse mit Melanomen und Dickdarmkrebs, die eine Kombination aus künstlichen Lymphknoten, T-Zellen und dem Anti-PD-1-Medikament erhalten hatten, die besten Überlebensraten (drei der sieben Mäuse waren nach 33 Tagen noch am Leben), verglichen mit anderen Gruppen, die nur etwa 26 Tage überlebten. Diese Gruppe von Mäusen hatte auch die langsamste Krebswachstumsrate. Es dauerte zwischen fünf und zehn Tagen länger, bis sich ihre Krebsgröße verdoppelte als bei den anderen Gruppen.
Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass der künstliche Lymphknoten einen Zustrom anderer Immunzellen anzog und als „immunologisch aktive Nische“ fungierte, um das Immunsystem weiter zu stimulieren. Als den Mäusen neben dem künstlichen Lymphknoten auch T-Zellen injiziert wurden, stieg die Anzahl der T-Zellen um das bis zu Neunfache.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202310043
