Eine neue Studie von Forschern der Concordia-Universität präsentiert einen innovativen Ansatz zur Bekämpfung von Krebs-Tumoren mithilfe von ultraschallgesteuerten Mikroblasen, einer Technologie, die häufig in der medizinischen Bildgebung und der Medikamentenabgabe eingesetzt wird.
Veröffentlicht in der Zeitschrift Frontiers in Immunology, beschreiben die Forscher eine Methode, die Ultraschall verwendet, um das Verhalten von T-Zellen, die entscheidende Bestandteile des Immunsystems sind, zu verbessern, indem ihre Permeabilität erhöht wird. Diese Modifikation beeinflusst die Freisetzung von über 90 Arten von Zytokinen, Signalmolekülen, die für Immunantworten wichtig sind.
Das Team richtete Ultraschallstrahlen auf frisch isolierte menschliche Immunzellen, kombiniert mit klinisch zugelassenen Kontrastmittel-Mikroblasen. Der Ultraschall bewirkt, dass die Blasen mit hohen Frequenzen vibrieren, wodurch ein Push-Pull-Effekt auf die Zellmembranen der T-Zellen ausgeübt wird. Dies ahmt die natürliche Reaktion der T-Zellen auf Antigene nach und regt die Sekretion von wichtigen Signalmolekülen an, die Tumoren normalerweise hemmen.
Brandon Helfield, außerordentlicher Professor für Biologie und Physik und betreuender Autor der Arbeit, sagte: „Wir kombinieren Ultraschall und Mikroblasen, um die Hirnimmunologie mit der Krebsimmuntherapie zu modulieren, die unsere Immunzellen zur Bekämpfung von Krebs nutzt.“
Dieser Ansatz konfrontiert eine bedeutende Herausforderung in der Krebsbehandlung: die Fähigkeit von Tumoren, T-Zellen zu deaktivieren, sodass sie keine essenziellen Zytokine produzieren. Die Hauptautorin Ana Baez, Doktorandin, bemerkte: „Die Mikroblasen können die innerhalb des Tumors deaktivierten Zellen reaktivieren, sodass sie die für die Bildung zusätzlicher Immun- und Blutzellen notwendigen Proteine freisetzen, was eine positive Rückkopplungsschleife erzeugt.“
Die Ergebnisse zeigten, dass die Sekretion von Zytokinen über 48 Stunden um den Faktor 0,1 bis 3,6 im Vergleich zu unbehandelten Zellen anstieg. Als jedoch der Ultraschall die Permeabilität der Zellmembranen erhöhte, nahm die insgesamt freigesetzte Menge an Zytokinen ab.
Obwohl die Ergebnisse vorläufig sind, beabsichtigen die Forscher, die Wege weiter zu erkunden, auf denen das Immunsystem Krebs bekämpft. Sie glauben, dass diese Forschung bestehende Krebsbehandlungen und Zelltherapien verbessern könnte.
Helfield, Tier-II-Forschungsstipendiat in Molekularbiophysik für die menschliche Gesundheit, bemerkte: „Wir verwenden bereits klinisch Mikroblasen als bildgeführte Werkzeuge. In Zukunft könnten wir von der Bildgebung zu therapeutischen Anwendungen übergehen und die Effekte auf die T-Zellen dort lokalisiert werden, wo es nötig ist.“ Baez fügte hinzu: „Diese nicht-invasive Technik ermöglicht wiederholte Anwendungen und könnte Medikamente zur Bekämpfung von Krebs in die Behandlung einbeziehen.“
Die Studie wurde auch von Davindra Singh, Stephanie He, Mehri Hajiaghayi, Fatemeh Gholizadeh und Peter Darlington unterstützt und erhielt Förderung durch das Canada Research Chairs Program, die Cancer Research Society und die Canadian Institutes of Health Research (CIHR).
Für weitere Informationen siehe das Papier „Immunmodulation von menschlichen T-Zellen durch mikroblasenvermittelten fokussierten Ultraschall.“