偽の免疫システムががん患者の感染を解明する

一部のがん患者が感染症と闘うのに苦労している理由をより深く理解するために、研究者らはヒトの免疫系の小さな実験室で製造されたモデルを作成した。

ヒト免疫オルガノイドとして知られるこれらの小型モデルは、免疫細胞が有害な侵入者を認識して攻撃し、ワクチンに反応することを学習する現実の環境を模倣しています。

これらだけでなく、 オルガノイド がんにおける免疫機能を研究および観察するための強力な新しいツールであり、その使用により、ワクチン開発が加速され、患者の疾患治療反応をより適切に予測し、さらには臨床試験が迅速化される可能性があります。

「当社の合成ハイドロゲルは、ヒト免疫オルガノイドのための画期的な環境を作り出し、抗体産生をゼロから、より正確に、そして長期間モデル化することを可能にします」と、ジョージ・W・ウッドラフ機械工学大学院の教授で教授のアンカー・シン氏は述べています。ジョージア工科大学およびエモリー校のウォレス・H・コールター生体医工学科で博士号を取得。

「初めて、血液を使用して合成ゲル内で複雑な免疫学的プロセスを再現および維持し、B 細胞の反応を効果的に追跡できるようになりました。」と彼は付け加えました。

「これは、がん治療を受けたリンパ腫患者の免疫脆弱性を理解し、治療する上で大きな変革をもたらすものであり、できれば他の疾患も同様です。」

シン氏率いるチームは、免疫反応をより正確に研究するために、ヒトの扁桃腺とリンパ節組織を模倣した実験室で製造された免疫システムを作成した。彼らの研究結果は雑誌に掲載されました 自然素材は、ヒトの免疫学をより厳密に表す in vitro モデルへの移行を示しています。

小さな免疫システムモデル

研究者らは生物医学における重大な問題、特に免疫、感染症、ワクチン反応の文脈において、動物モデルからの前臨床結果を効果的な臨床転帰に変換する成功率が低いという問題に取り組むようインスピレーションを得た。

「動物モデルはさまざまな種類の研究にとって価値がありますが、多くの場合、現実的なヒトの免疫生物学、病気のメカニズム、治療反応を正確に反映できません」と、生物工学博士課程の学生で論文の筆頭著者であるモニカ (ゼ) ゾン氏は述べています。

「これに対処するために、私たちは分子、細胞、組織、システムレベルにわたって人間の免疫生物学の独特の複雑さを忠実に再現する新しいモデルを設計しました。」

研究チームは合成ヒドロゲルを使用して、ヒトの血液と扁桃腺からのB細胞が成熟して抗体を産生できる微環境を再現した。健康なドナーまたはリンパ腫患者からの免疫細胞がこれらのゲル状環境で培養されると、オルガノイドはより長期間の細胞機能をサポートし、人体と同様に抗体の形成や適応などのプロセスが起こることを可能にします。個々の患者にオルガノイドを利用することは、その個人が感染にどのように反応するかを予測するのに役立ちます。

このモデルを使用すると、研究者はさまざまな条件下で免疫応答を制御し、テストすることもできます。研究チームは、すべての組織源が同じではなく、扁桃腺細胞が長寿の問題に苦しんでいることを発見しました。彼らは、健康な免疫細胞が感染症と戦うのに役立つ信号にどのように反応するかを研究するために特殊な装置を使用しましたが、免疫療法治療から回復したように見えるリンパ腫生存者の細胞では同じ反応を引き起こすことができませんでした。

研究チームは、新しい免疫器官オンチップ技術に埋め込まれたオルガノイドを使用して、特定の免疫療法で治療されたリンパ腫生存者の免疫細胞が、通常の強い免疫反応のように特定の「ゾーン」に組織化されないことを観察した。最近の臨床結果で証明されているように、この組織化の欠如は、がん生存者が直面するいくつかの免疫の問題を説明するのに役立つ可能性があります。

ゲームチェンジャー

この研究は主に、患者の転帰の改善に専念する感染症研究者、がん研究者、免疫学者、医療専門家に興味深いものです。これらの小型免疫システムを研究することで、現在の治療法が効果的でない理由を特定し、免疫防御を強化するための新しい戦略を探ることができます。

「CD20標的療法で治療されたリンパ腫患者は、多くの場合、治療完了後何年も続く感染症への感受性の増加に直面します。抗体反応に対するこうした長期的な影響を理解することは、リンパ腫生存者の安全性と生活の質の両方を改善する鍵となる可能性があります」とジーン氏は言う。コフ氏はエモリー大学ウィンシップがん研究所の血液腫瘍科准教授で、この論文の共著者でもある。

「この技術は、より深い生物学的洞察と、免疫学的欠陥の長期にわたる回復を監視する革新的な方法を提供します。これは、臨床医が感染リスクを軽減する特定の介入から恩恵を受ける患者をより適切に特定するのに役立つ可能性がある」とコフ氏は付け加えた。

研究のもう 1 つの重要かつ有望な側面は、その拡張性です。個々の研究者が一度に何百ものオルガノイドを作成できます。健康な患者と免疫抑制患者の両方を含むさまざまな集団を対象とするこのモデルの機能により、ワクチンや治療の試験での有用性が大幅に向上します。

ジョージア工科大学免疫工学センター所長のシン氏によると、同チームは老化関連の問題に対処するための細胞療法や老化免疫システムモデルの開発など、すでに研究を新たな次元に押し進めているという。

「結局のところ、この研究は、免疫反応の低下に悩まされ、ワクチンなどの標準治療にうまく反応しない可能性のあるがん患者や生存者に最も直接的な影響を及ぼします」とシン氏は説明する。 「この画期的な進歩は、免疫防御を強化する新しい方法につながり、最終的には脆弱な患者がより健康を維持し、より完全に回復するのに役立つ可能性があります。」

チームにはエモリー大学、アトランタ小児病院、ヴァンダービルト大学の研究者も含まれていた。

この研究への資金提供は、Wellcome Leap HOPE プログラム、国立衛生研究所、国立アレルギー感染症研究所、国立がん研究所、ジョージア工科大学財団から行われました。

ソース： ジョージア工科大学