أسرع وأقوى

طور علماء معهد وايزمان نهجا جديدا لزيادة معدل انقسام الخلايا المناعية في المختبر، مع الحفاظ على قدرتها على قتل الخلايا السرطانية، وحددوا نوافذ زمنية مثالية تكون فيها الخلايا قاتلة بشكل خاص. قد تؤدي هذه الطريقة إلى تطوير الجيل القادم من علاجات السرطان


العلاج المناعي. الرسم التوضيحي: موقع Depositphotos.com
العلاج المناعي. الرسم التوضيحي: موقع Depositphotos.com

يعد العلاج المناعي الخلوي أسلوبًا رائدًا في علاج السرطان، حيث يقوم بتعبئة "محاربي" الجهاز المناعي - الخلايا التائية - لمحاربة الورم. أثناء تحضير العلاج، يتم أخذ عينات من الخلايا التائية من المريض، ويتم تنشيطها بحيث تنقسم بسرعة في المختبر إلى جيش ضخم ويتم حقنها مرة أخرى في المريض. وعلى الرغم من الإمكانات الكبيرة لتعبئة الجهاز المناعي للحرب، إلا أن معدلات النجاح لا تزال محدودة. أحد أسباب ذلك هو أنه بعد أسابيع من الانقسام المتسارع للخلايا التائية يتم الحصول على العديد من "المقاتلات"، لكن أثناء زراعتها تصبح، في كثير من الحالات، مرهقة ولديها قوة قتل ضعيفة. في مختبر البروفيسور بيني جيجر في قسم علم المناعة والتجديد البيولوجي في معهد وايزمان للعلوم، تم تطوير نهج جديد يؤدي إلى الانقسام السريع للخلايا التائية في المختبر، مع الحفاظ على قدرتها على القتل وحتى زيادتها.

بدأ البحث منذ حوالي 10 سنوات، بالتعاون بين اثنين من علماء المعهد، البروفيسور. بيني جيجر والبروفيسور الراحل نير فريدمان، الذي أظهر بالتعاون مع الدكتور شامريت أدوتلر-ليبر أنه عندما يتم تغليف بيئة نمو الخلايا الاصطناعية ببروتينين تم اختيارهما بعناية من جهاز المناعة الطبيعي ("مكانة المناعة الاصطناعية")، فإن الخلايا التائية القاتلة التي تنمو حيث تتكاثر بمعدل مرتفع للغاية، مع الحفاظ على القدرة على القتل بل وزيادتها. من أجل المضي قدمًا على طريق التطبيق الطبي للنتائج، واصل البروفيسور جيجر وفريدمان دراسة الآلية الجزيئية المسؤولة عن خصائص مكانة المناعة الاصطناعية. في هذه الدراسة ذلكوقد نشرت نتائجه مؤخرا في المجلة العلمية JITC قام الباحثون بفحص طريقتين مختلفتين لتنشيط الخلايا التائية، في وجود أو غياب البيئة المناعية، وحددوا الآليات التي يمكن أن يكون لها عواقب كبيرة على تعزيز العلاج المناعي الخلوي. وفي الدراسة، التي قادتها الدكتورة صوفي يادو، شاركت أيضًا روان زويفي من مجموعة البروفيسور جيجر، والدكتورة شلوميت رايخ زيليجر من مجموعة البروفيسور فريدمان الذي وافته المنية قبل الأوان في عام 2021، والدكتور بركات داسا من قسم علوم الحياة. البنية التحتية للبحوث. 

 https://youtu.be/1TA91rA4-YE

يوضح البروفيسور جيجر: "لقد تعاملنا أنا ونير مع المشروع انطلاقًا من الاهتمام المشترك بتأثير بيئة النمو على عمل الخلايا". "كان لدى نير مساهمة هائلة، من بين أمور أخرى، في تطوير الأساليب والنماذج الحسابية لمراقبة سلوك الخلايا المناعية الفردية في الوقت الحقيقي، وفي مختبري تراكمت لدي الكثير من الخبرة التكميلية في توصيف التفاعل بين الخلايا الحية و بيئتهم." شرعنا في محاولة العثور على "الوصفة" المناسبة للمكانة المناعية، وقررنا البحث عن تركيبة محددة من البروتينات الطبيعية للجهاز المناعي، والتي من شأن ارتباطها بالمكانة أن يحسن أداء الخلايا التائية ويزيد من فعالية الخلايا التائية. العلاج المناعي الخلوي. في البحث الأولي، كنا قادرين على تطوير مثل هذا المجال، ولكن الآليات الجزيئية التي يتم تنشيطها من خلاله لا تزال مجهولة. تتناول الدراسة الحالية العمليات التي تحدث في الخلايا التائية بعد مواجهتها للمكانة الاصطناعية، وتشير إلى الآليات الجزيئية المركزية التي تنظم التوازن بين ثقافة الخلايا التائية القاتلة وقدرتها على قتل الخلايا السرطانية المستهدفة. 

تقوم الخلايا التائية القاتلة بحماية الجسم عن طريق مسح "المعرفات الخلوية" - شظايا البروتين المعروضة على أغشية الخلايا - لتحديد الغزاة أو الأعداء من الداخل مثل الخلايا السرطانية وقتلهم. وفي الدراسة الجديدة، تمت مقارنة التنشيط النوعي للخلايا التائية، من خلال تعريضها لبروتين موجود في الخلايا السرطانية، مع التنشيط غير النوعي، والذي يتم تحقيقه من خلال الأجسام المضادة التي ترتبط بالمستقبل الموجود على الخلايا وتنشطها. وحدد العلماء أن معدل انقسام الخلايا التائية المأخوذة من عينات الفئران وغير النشطة بشكل خاص كان أبطأ بكثير من الخلايا التي تم تنشيطها بشكل خاص. تمكنت الخلايا المناعية من تحسين الوضع، بحيث أنه في ذروة التأثير بعد تنشيطها، زاد عدد سكانها بمقدار 3 إلى 5 مرات، مقارنة بالخلايا التي لم تخضع لعلاج مماثل. إذا كان الأمر كذلك، فمن الواضح أن المكان المناسب يساهم في ارتفاع معدل الانقسام في كلتا طريقتي التنشيط، ولكن ماذا عن قدرة الخلايا على القتل؟

""المكانة المناعية التي طورناها قد تكون أفقًا علاجيًا جديدًا للمرضى الذين لا يوجد علاج فعال لهم حاليًا"

أدرك العلماء أنه في كل طريقة تنشيط هناك نافذة زمنية مختلفة، حيث تنقسم الخلايا التائية المعرضة للمكانة المناعية بمعدل سريع وتحافظ على قدرة قتل عالية. قد تكون هذه النوافذ الزمنية مهمة للغاية لتحديد التوقيت الأمثل "لحصاد الخلايا" لعلاج السرطان، وبالتالي فإن تحديدها له أهمية كبيرة. ومن أجل قياس قوة القتل كميًا، قام العلماء بتوثيق المعركة بين "محاربي" الجهاز المناعي والخلايا السرطانية باستخدام مقاطع فيديو بفاصل زمني (سلسلة من الصور الملتقطة على فترات زمنية قصيرة) تم التقاطها بالمجهر. أدرك العلماء أنه في المرحلة الأولى، كانت قدرة القتل للخلايا التي تم تنشيطها بشكل غير محدد ونمت بشكل أبطأ، أعلى من قدرة الخلايا التي تم تنشيطها بشكل خاص، وهي النتيجة التي تشير إلى العلاقة العكسية بين الانقسام السريع لـ T. الخلايا وقدرتها على القتل.

ومع ذلك، بعد أربعة أيام من بدء التجربة، كان للمكان الاصطناعي تأثير معاكس على الخلايا التي تم تنشيطها بكلتا الطريقتين. بالنسبة للخلايا التي تم تنشيطها على وجه التحديد والتي عادة ما تميل إلى فقدان قدرتها على القتل بعد حوالي أربعة أيام من تنشيطها، بسبب "الإرهاق الخلوي" الذي يعزى إلى ارتفاع معدل الانقسام، كان مكانها قادرًا على الحفاظ على القدرة على القتل. ولذلك، تم تحديد اليوم الرابع ليكون النافذة الزمنية الأمثل للخلايا التي يتم تنشيطها على وجه التحديد - حيث تنقسم الخلايا بمعدل مرتفع وتحافظ على قدرة قتل عالية. من ناحية أخرى، فإن الخلايا التي يتم تنشيطها بشكل غير محدد تميل إلى الانقسام ببطء في الأيام القليلة الأولى وتحافظ على قدرة قتل عالية، ولكن في هذه الحالة، شجعها المكان المناسب على الانقسام بسرعة، في حين يثبط قدرتها على القتل بشكل مؤقت. ظهرت النافذة الزمنية المثالية لهذه الخلايا بشكل غير متوقع في اليوم السابع من تنشيطها، حيث أدرك العلماء أنه في هذا اليوم، عادت القدرة على القتل التي تم قمعها سابقًا، بسبب معدل الانقسام السريع، بالكامل. وهكذا، كان إنتاج الخلايا وقدرتها على القتل في اليوم السابع مرتفعًا بشكل خاص.

وفي الخطوة التالية، تتبع العلماء الآليات الجزيئية التي يؤثر من خلالها المكان المناسب على معدل الانقسام والقدرة على القتل في النوافذ الزمنية المثلى. ودرس الباحثون، من بين أمور أخرى، كيف تعود القدرة على القتل في اليوم السابع إلى الخلايا التائية غير النشطة بشكل محدد. لقد رأوا أنه فيما يتعلق بالتعبير الجيني، فإن الخلايا التي تنمو في المكان المناسب على طول الطريق تحتفظ بمستويات عالية نسبيًا من المكونات المرتبطة بآليات القتل، حتى عندما تنقسم بسرعة وتفقد بالفعل قدراتها على القتل. وهكذا ينتظر النظام في حالة "شبه جاهزة"، وبعد أيام قليلة من الانقسامات السريعة، يحدث انخفاض في مستويات المكونات الخلوية مما يجعل الخلايا في حالة من الإرهاق، وتستعيد قدرات القتل. ومن ناحية أخرى فإن الخلايا التي خضعت لتنشيط محدد، فقدت في اليوم الرابع المكونات الأساسية للحفاظ على آلية القتل، كما أن التعرض للمكانة المناعية حافظ على وجودها في الخلايا ونشاطها ضد الخلايا السرطانية.

وقد سجل علماء المعهد براءة اختراع للنسيج المناعي الاصطناعي، الذي تم اختباره حتى الآن على نموذج فأر. بعد ذلك، بدأوا التعاون مع الباحثين في المستشفيات في إسرائيل وفي الصناعة من أجل تعزيز تطوير طريقة الخلايا البشرية. وفي الأشهر الأخيرة، وبعد المعلومات التي تم جمعها في دراسة المتابعة، بدأوا التعاون مع الباحثين في مركز إم دي أندرسون للسرطان، في هيوستن، تكساس، من أجل اختبار جدوى استخدام الطريقة لعلاج البشر.

يقول البروفيسور جيجر: "إن العلاج المعتمد على العلاج المناعي الخلوي له نتائج واعدة وإمكانات كبيرة". "ومع ذلك، فإن قابليته للتطبيق وفعاليته في مختلف الأورام السرطانية لا تزال محدودة، من بين أمور أخرى بسبب الحاجة إلى مزيج ذكي بين عدد كبير من الخلايا وقدرة القتل الأمثل. أظهر المجال الذي قمنا بتطويره القدرة على زيادة عدد الخلايا بشكل ملحوظ وتحسين جودتها. وإذا ثبت فعاليته في تعزيز العلاج المناعي لسرطان الإنسان، فقد يكون ذلك بمثابة أفق علاجي جديد للمرضى الذين لا يوجد علاج فعال لهم حاليًا.