研究者は3Dプリントを使って腫瘍を作成し、がん免疫療法を進歩させている

2024年9月5日木曜日、アンタークティックベアは、ライデン大学によると、ライデン薬物研究センターの研究者が、3Dプリンターを使用して人間の組織に極めて近い環境で微小腫瘍を作成し、それによってがん免疫療法の開発を促進する画期的な医療モデルを開発したことを知りました。彼らはまた、テスト中に腫瘍と免疫細胞の相互作用をリアルタイムで監視する方法も開発しました。

「私たちはこのアプローチを使用して、強化T細胞と二重特異性抗体の有効性をテストします。これにより、最も有望な薬剤候補のみがさらなる研究と臨床開発に進むことが保証されます」とライデン大学の博士課程の学生、アニタ・リャオ氏は言う。
免疫療法<br /> がん細胞は検出を回避するのが得意で、免疫システムから身を隠し、攻撃を撃退するためにさまざまな戦略を駆使します。免疫療法は、免疫システムが癌細胞を認識し、攻撃し、最終的に破壊するのを助けます。これは、薬剤で免疫システムを強化する（がん細胞をより検出しやすくする）か、T 細胞を人工的に強化することによって行うことができます。ライデン大学の研究は、後者の 2 つのアプローチに対する革新的なテスト戦略に焦点を当てています。
△ 3D プリントされた腫瘍モデルは、免疫細胞とのリアルタイムの相互作用を監視するために使用されます。画像出典: Liao et al. (2024)
T 細胞は、がん細胞を攻撃できる特殊な免疫細胞であり、その表面にある受容体は、がん細胞を認識するアンテナとして機能します。患者の T 細胞を分離し、より優れたアンテナを組み込んで設計し、血流に戻すことで、T 細胞はがん細胞をより効果的に認識して攻撃するように設計できます。二重特異性抗体は、1 つの触手で T 細胞に結合し、もう 1 つの触手で癌細胞に結合して、T 細胞が癌細胞を見つけて破壊するのを助けます。
従来、新しい免疫療法は、腫瘍細胞、T 細胞、場合によっては抗体を一緒に培養し、それらがどのように相互作用するかを観察することによってテストされてきました。しかし、このアプローチは人体の複雑さを正確に反映していません。「培養皿の中で、T細胞は腫瘍細胞の間で増殖し、すぐに腫瘍を殺し始めることができる。実際には、T細胞はまず腫瘍まで移動する必要があるため、複雑さが増す」と、がん治療薬ターゲット発見の教授であるエリック・ダネン氏は述べた。
3D プリントされた腫瘍のリアルタイムモニタリング<br /> 研究者らは、コラーゲンゲルに埋め込まれた3Dプリント腫瘍を使用して、より現実的な生体模倣モデルを開発した。「ゲルは人間の組織を模倣しています」とアニタ・リャオ氏は言う。「特殊な針を備えた 3D バイオプリンターを使用して、ゲルに腫瘍細胞を注入し、小さな 3 次元の腫瘍を形成します。腫瘍は成長し、ゲルに侵入します。これは、体内の実際の腫瘍とよく似ています。次に、腫瘍への道を見つける必要がある T 細胞を追加します。この方法は、高スループットであり、強化された T 細胞と抗体のテストに適しています。」
△不活性抗体（左）と活性抗体（右）を添加した腫瘍。緑はT細胞の蓄積を示し、赤は腫瘍の殺傷を示します。画像出典: Liao et al. (2024)
さらに、研究チームは、自動顕微鏡を使用してこれらの 3D プリントされた腫瘍をリアルタイムで監視するシステムを作成しました。これにより、腫瘍の内部や周囲で何が起こっているかを観察し、免疫細胞を追跡できるようになりました。「強化されたT細胞と抗体が機能するかどうか、またどのように機能するかを確認できるだけでなく、腫瘍細胞が採用する防御戦略も研究できます」とエリック・ダネン氏は言う。
使用効果<br /> この新しいアプローチは、さまざまな二重特異性抗体のテストに成功していることが証明されています。研究者たちは、古いモデルの予測に反して、すべての抗体が有効というわけではないことを発見した。「新しい、より複雑なモデルでは、最も効果的な抗体がT細胞を活性化するだけでなく、より多くのT細胞を引き寄せるシグナル分子の生成も引き起こすことが観察されました。従来の方法では、T細胞が腫瘍細胞と混ざり合ってすぐに殺傷を開始できるため、抗体がこの動作を示す機会がありませんでした。私たちの新しい方法は、さらなる臨床開発のために最も効果的な抗体を特定するのに役立つでしょう」とエリック・ダネン氏は言います。
乳がんと眼がんの新しい治療法<br /> 研究チームはこのモデルを使用して、改良されたT細胞受容体をテストした。例えば、彼らは、ライデン大学医療センターの免疫学者ミリアム・ヘームスケルク氏が眼癌の治療のために開発した受容体を評価している。彼らはまた、エラスムス・メディカル・センター・ロッテルダムのリノ・デベッツ免疫学研究所と協力して、乳がん治療のための新しい受容体の試験も行っている。「私たちのモデルは、マウスモデルでどの受容体が有効かを予測することに成功しました。これらの強化された受容体は、現在、実際の患者を対象とした臨床試験の準備が整っています。私たちの研究が、がん患者にとって最適な治療法を選択する上で重要な一歩となることを願っています」とエリック・ダネン氏は語っています。

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