自然通讯:智能分子帮助白细胞吞噬癌细胞

时间: 2017-09-29 11:11:52浏览(747)评论(0)点赞(1)收藏(0)

Smart molecules trigger white blood cells to become better cancer-eating machines

目前一个团队已经设计了能够重新编程白血细胞的智能蛋白分子,可以无视癌细胞在体内生存和传播的自卫信号。研究人员说,这一进步可能会促使研究者发现新方法,重组细胞来抵御癌症和传染病。该团队在活细胞培养系统中成功试验了该方法。

这项工作由生物工程教授Peter Ying,xiao Wang和Shu Chien与加利福尼亚大学圣地亚哥分校的合作教授Victor Nizet和Xiangdong Xu共同主持。该团队本月在Nature Communications发表了自己的文章。

称为“iSNAPS”(集成感应和激活蛋白)的智能蛋白质被设计用于检测活细胞中的精密分子信号,并响应这些信号,以使细胞能够抗病或者执行其他有益功能,本研究首次证明单个分子如何集成了感应和激活两种能力。

研究者将iSNAPS插入称为巨噬细胞的白细胞,并怀疑它们增强巨噬细胞吞噬和破坏稀释细胞的能力。

巨噬细胞是在免疫系统中起重要作用的白细胞。它们的任务是通过消化并去除异物和有害物质(如病原体和癌细胞)。当巨噬细胞与癌细胞或其他外来入侵者结合时,Fcγ受体(巨噬细胞上的表面蛋白)发出“吃我”信号,促使巨噬细胞吞噬并破坏入侵者。

然而,癌细胞具有特殊保护机制,有助于其致命病性。癌细胞表面有CD47蛋白,与巨噬细胞的SIRP-α表面蛋白质相互作用,发出的“不要吃我”的否定信号。

iSNAP技术的秘诀是重新配置癌细胞与免疫系统之间的战场。iSNAPs重新连接巨噬细胞,覆盖这个“不要吃我”的信号,并将其判读为“吃我”的信号。iSNAP具有一种感应组件,当其SIRP-α表面蛋白与癌细胞上的CD47相互作用时,可以检测出现在巨噬细胞内的关键分子。作为响应,iSNAPs具有的激活组件,立即变换以产生绿/黄光信号,使研究者通过显微镜观察分子活性。活化组件也被触发释放一种酶,引发可使巨噬细胞吞噬癌细胞的事件级联反应。“值得注意的是,这个响应时间非常快,我们认为它发生在数秒到数分钟内”Wang说。

在实验中,研究人员在培养皿中将工程巨噬细胞与癌细胞混合,并通过显微镜观察其活性。巨噬细胞能够吞噬大部分供试癌细胞。作为对照,研究人员使用含有残留iSNAPs的巨噬细胞,其具有感测能力但没有激活能力。他们观察到这些巨噬细胞可以结合并检测癌细胞的存在,但不能吃掉它们。

Wang指出,原则上可以修改iSNAPS设计用于其他细胞,如T细胞和杀伤细胞。它们也可以应用于其他类型免疫细胞(如T细胞),用于多管齐下的癌症治疗。展望未来,该团队正在计划在小鼠中试验iSNAPS,以了解它们在体内的表现。作者还有兴趣研究是否可以利用iSNAPs来增强其他原生细胞功能以纠正各种疾病病理。


编译:高嘉强


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