Μια ομάδα επιστημόνων από το Ινστιτούτο Επιστημών Ενσωματωμένων Κυττάρων-Υλικών (iCeMS) του Πανεπιστημίου του Κιότο, έφερε στο φως έναν νέο τρόπο αντιμετώπισης ασθενειών που οφείλονται σε κατεστραμμένα ή πλεονάζοντα κύτταρα.

Οι Ιάπωνες ερευνητές ανέπτυξαν ένα θεραπευτικό εργαλείο με βάση τις πρωτεΐνες, το οποίο ονόμασαν CRUNCH, μια ακρωνυμία που σημαίνει Connector for Removal of Unwanted Cell Habitat – Σύνδεσμος για την απομάκρυνση του βιότοπου ανεπιθύμητων κυττάρων.

Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Biomedical Engineering, η συνθετική πρωτεΐνη Crunch αξιοποιεί το φυσικό σύστημα απομάκρυνσης αποβλήτων του σώματος για να εξαλείψει συγκεκριμένα κύτταρα-στόχους. Αυτή η εξέλιξη δίνει ελπίδα για βελτιωμένες θεραπείες για τον καρκίνο, τα αυτοάνοσα νοσήματα και άλλες παθήσεις όπου τα επικίνδυνα κύτταρα προκαλούν προβλήματα.

Καθημερινά, δισεκατομμύρια κύτταρα στο σώμα μας πεθαίνουν ως μέρος της φυσιολογικής λειτουργίας του οργανισμού. Αυτά τα νεκρά κύτταρα απομακρύνονται άμεσα από ανοσοκύτταρα γνωστά ως φαγοκύτταρα.

Τα φαγοκύτταρα δρουν σαν μικροσκοπικές ηλεκτρικές σκούπες, εντοπίζοντας τα νεκρά κύτταρα μέσω ενός σήματος «φάε με» στην επιφάνειά τους. Μόλις αναγνωρίσουν αυτό το σήμα, περιβάλλουν και χωνεύουν τα νεκρά κύτταρα σε μια διαδικασία που ονομάζεται «φαγοκυττάρωση» ή πιο συγκεκριμένα «εξωκυττάρωση».

Όπως εξήγησε ο Γιούκι Γιαμάτο, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης από τη Μεταπτυχιακή Σχολή Βιοεπιστημών του Πανεπιστημίου του Κιότο, «Αυτό που κάναμε είναι να πάρουμε αυτό το φυσικό σύστημα καθαρισμού και να το επαναπρογραμματίσουμε ώστε να στοχεύει ζωντανά κύτταρα που δεν θα έπρεπε να βρίσκονται εκεί. Κατασκευάσαμε το Crunch τροποποιώντας την πρωτεΐνη S, η οποία κανονικά βοηθά τα φαγοκύτταρα να αναγνωρίζουν τα νεκρά κύτταρα. Αλλά αντί να συνδέεται με νεκρά κύτταρα, δώσαμε στο Crunch τη δυνατότητα να αναγνωρίζει συγκεκριμένα ζωντανά κύτταρα που θέλουμε να αφαιρέσουμε, όπως καρκινικά κύτταρα ή υπερδραστήρια ανοσοκύτταρα σε αυτοάνοσα νοσήματα».

Για να το επιτύχουν, οι ερευνητές αντικατέστησαν το τμήμα της πρωτεΐνης S που ανιχνεύει τα κύτταρα που πεθαίνουν με έναν αισθητήρα που μπορεί να αναγνωρίσει μοναδικές επιφανειακές πρωτεΐνες που υπάρχουν μόνο στα ανεπιθύμητα κύτταρα. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να σχεδιαστούν κατά παραγγελία για να στοχεύουν σχεδόν οποιοδήποτε τύπο κυττάρου. Όταν το Crunch συνδεθεί με τον στόχο του, συνδέει αυτό το κύτταρο με τα φαγοκύτταρα, τα οποία το κατακλύζουν και το διασπούν.

Το Crunch λειτουργεί σαν μια εξαιρετικά ακριβής ετικέτα παράδοσης. Δεν σκοτώνει άμεσα τα κύτταρα, αλλά τα επισημαίνει ώστε το ανοσοποιητικό σύστημα να τα θεωρήσει έτοιμα για αφαίρεση. Αυτό επιτρέπει στο ίδιο το σώμα να τα αποβάλει, χρησιμοποιώντας διαδικασίες στις οποίες βασίζεται ήδη.

Ο καθηγητής Τζουν Σουζούκι, από το iCeMS στο Πανεπιστήμιο του Κιότο, ο επικεφαλής της μελέτης, εξήγησε πώς δοκίμασαν το νέο σύστημα: «Σε ποντίκια, χρησιμοποιήσαμε το Crunch για να απαλλαγούμε από καρκινικά κύτταρα που είχαν σχεδιαστεί για να εκφράζουν συγκεκριμένη πρωτεΐνη κυτταρικής επιφάνειας, ώστε να μπορούμε να τα παρακολουθούμε. Το χρησιμοποιήσαμε επίσης για να εξαλείψουμε ορισμένα ανοσοκύτταρα και σε ένα μοντέλο με λύκο, μια ασθένεια όπου το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται σε υγιείς ιστούς. Και στις δύο περιπτώσεις, τα επιβλαβή κύτταρα καθαρίστηκαν με επιτυχία και τα σημάδια της νόσου μειώθηκαν».

Το νέο αυτό εργαλείο αναμένεται να φανεί χρήσιμο για τη θεραπεία ορισμένων ασθενειών.

Τρέχουσες θεραπείες, όπως η θεραπεία με κύτταρα CAR-T ή τα φάρμακα που βασίζονται σε αντισώματα, έχουν περιορισμούς. Στην περίπτωση των CAR-T, συλλέγονται αιμοσφαίρια από τον ασθενή, τροποποιούνται στο εργαστήριο και στη συνέχεια επανατοποθετούνται.

Αντίθετα, το Crunch είναι μια θεραπεία που βασίζεται σε πρωτεΐνες και θα μπορούσε ενδεχομένως να χορηγηθεί μέσω μιας απλής ένεσης.

Επειδή ο αισθητήρας στόχευσης του Crunch μπορεί να τροποποιηθεί ανάλογα με την ασθένεια, λειτουργεί ως μια προσαρμόσιμη πλατφόρμα.

«Πιστεύουμε ότι αυτό θα μπορούσε να γίνει ένα νέο είδος θεραπείας που μπορεί να προσαρμοστεί σε πολλές παθήσεις. Μπορούμε επίσης να υιοθετήσουμε τους αισθητήρες στόχευσης από αντισώματα και CAR-T. Είναι το οικοσύστημα για τα διάφορα θεραπευτικά εργαλεία», δήλωσε καταληκτικά ο Σουζούκι.

Η ομάδα εστιάζει τώρα στο να κάνει το Crunch ασφαλέστερο, ευκολότερο στην παραγωγή και πιο αποτελεσματικό σε πραγματικές συνθήκες. Με περαιτέρω έρευνα, αυτή η τεχνική θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για μια νέα γενιά θεραπειών που βοηθούν το σώμα να καθαρίσει τα επιβλαβή κύτταρα με ακριβή και φυσικό τρόπο.