به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ریزمحیط تومور بسیار پیچیده است و به خاطر این پیچیدگی از سیستم ایمنی فرار می‌کند، بنابراین در حال حاضر یکی از مشخصه‌های مهم سرطان در نظر گرفته می‌شود که تا حد زیادی به پیشرفت و متاستاز تومور کمک می‌کند. سلول‌های کشنده طبیعی (NK) که به دلیل توانایی کشتن سلول‌های هدف، به عنوان سلول‌های مؤثر در برابر سرطان در ایمنی ذاتی عمل می‌کنند و در ریزمحیط بسیار ناهمگن هستند. اکثر گزینه‌های درمانی فعلی بر ایمنی سلول‌های T تمرکز می‌کنند، به همین خاطر کاربرد بالقوه و محدودیت‌های استراتژی‌های درمانی مبتنی بر سلول‌های NK در عصر پزشکی نادیده گرفته شده است. اجازه دادن به هیدروژل‌های چاپ سه بعدی برای محصور کردن سلول‌های NK به جلوگیری از از دست رفتن سلول‌های NK کمک می‌کند و اکثر آن سلول‌ها را قادر می‌سازد تا روی سلول‌های تومور قرار گیرند. در این کار منافذی در هیدروژل تشکیل می‌شود تا سلول‌های NK که زنده ماندن سلولی را حفظ می‌کنند، پس از مدت زمان مشخصی آزاد ‌شوند و از این طریق امکان انجام عملکردهای ایمنی را فراهم سازند.

سلول‌های NK

سلول های کشنده طبیعی (NK) نوعی لنفوسیت سیتوتوکسیک طبیعی هستند و به دلیل اثرات ضد توموری گسترده، دسترسی گسترده و ایمنی نسبی درمانی، عوامل امیدوارکننده‌ای برای ایمونوتراپی سلولی هستند. این سلول‌ها دارای توانایی‌های سیتوتوکسیک مشابه سلول‌های CD8+ T هستند که در ایمنی تطبیقی عمل می‌کنند، اما فاقد گیرنده‌های CD3 و سلول T (TCRs) هستند. سلول‌های NK که عمدتاً در خون گردش می‌کنند و حدود 5 تا 10 درصد سلول‌های تک هسته‌ای خون محیطی (PBMCs) را تشکیل می‌دهند، در مغز استخوان و بافت‌های لنفاوی مانند طحال یافت می‌شوند .اگرچه سلول‌های NK عموماً برای ایمونوتراپی استفاده می‌شوند، ولی روش تزریق سلول‌های NK از طریق تزریق داخل وریدی نتایج مؤثری در آزمایش‌های بالینی روی تومورهای جامد نشان نداده است. این به این دلیل است که سلول‎های NK قادر به حفظ سطح مناسبی از زنده ماندن نیستند و نمی‌توانند تومورهای جامد را هدف قرار دهند. با این حال، درمان با سلول‌های NK هنوز با تعدادی چالش مانند نفوذ ناکافی سلول‌های NK، اختلال عملکرد سلول‌های NK و اختلال در تنظیم متابولیک مواجه است. این چالش‌ها نتیجه حساسیت سلول‌های NK به مکانیسم‌های سرکوب‌کننده ایمنی متعددی هستند که در TME فعال هستند. مکانیسم تداخل سلول‌های NK با TME و چگونگی غلبه بر آن موضوع اصلی بحث بسیاری از محققان است.

سرطان و سیستم ایمنی

سرطان یک بیماری پویا و پیچیده است و توسعه، پیشرفت و درمان سرطان مستلزم درگیری کل ارگانیسم است. تشکیل تومور نتیجه تعامل سلول‌های سرطانی با نفوذ سلول‌های ایمنی، سلول‌های استرومایی، رگ‌های خونی، ماتریکس خارج سلولی (ECM)، محصولات ترشحی (سیتوکین‌ها، کموکاین‌ها، متابولیت‌ها) و شرایط محیطی خاص (مانند هیپوکسی) است. همه این شرکت کنندگان یک شبکه بیولوژیکی پویا و ناهمگن به نام ریزمحیط تومور (TME) را تشکیل می‌دهند . TME به سلول‌های سرطانی در فرار از ایمنی میزبان کمک می‌کند که منجر به تومورزایی، پیشرفت و متاستاز می‌شود. هدف قرار دادن TME نشان‌دهنده یک استراتژی درمان تومور امیدوارکننده است.

مدل‌های تومور دو بعدی و سه بعدی

ایمونوتراپی به عنوان یک رویکرد درمانی امیدوارکننده برای درمان انواع مختلف سرطان ظاهر شده است. استفاده از سلول‌های ایمنی مانند سلول‌های کشنده طبیعی (NK)، پتانسیل درمانی قدرتمندی را در برابر سلول‌های تومور فراهم می‌کند. در دهه‌های گذشته، مدل‌های تومور دو بعدی برای بررسی اثربخشی کشتن سلول‌های ایمنی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، مدل‌های تومور دو بعدی پیچیدگی ساختاری کمتری از خود نشان می‌دهند و نمی‌توانند شرایط فیزیولوژیکی ریزمحیط تومور را خلاصه کنند. بنابراین، اثربخشی سلول‌های ایمنی در برابر سلول‌های تومور با استفاده از این مدل‌ها نمی‌تواند به طور کامل به مطالعات بالینی ترجمه شود. به منظور به دست آوردن بینش عمیق تر در مورد تعامل سلول ایمنی-تومور، مدل‌های تومور سه بعدی  شبه بدن از نظر فیزیولوژیکی مرتبط تر توسعه یافته اند. این مدل‌های تومور سه‌بعدی می‌توانند فعالیت‌های سلولی پویا را تقلید کنند، و آنها را به نمایش بسیار نزدیک‌تری از پروفایل‌های تومور در داخل بدن تبدیل ‌کنند.

ساخت هیدروژل‌های میکرو و ماکرو متخلخل

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، ابتدا سلول‌های NK (سلول‌های کشنده طبیعی) با استفاده از چاپ زیستی سه بعدی برای هدف‌گیری تومورهای جامد در هیدروژل‌های تشکیل‌دهنده میکرو/ماکرو منفذ محصور شدند. برای تهیه این هیکروژل‌های میکرو متخلخل، از آلژینات سدیم و ژلاتین استفاده شد. در ادامه ژلاتین موجود در هیدروژل آلژینات به دلیل حساسیت حرارتی ژلاتین حذف شد، که این عمل خود می‌تواند ریز منافذ به هم پیوسته‌ای را که در ژلاتین آزاد می‌شود ایجاد کند. بنابراین، ماکرو منافذ را می‌توان از طریق چاپ زیستی و ریز منافذ را می‌توان با استفاده از ژلاتین حساس به حرارت برای ساخت هیدروژل‌های ماکرو متخلخل تشکیل داد.

فناوری جدید توسعه‌یافته برای حفظ و تزریق سلول‌های NK

در همین راستا با استفاده از فناوری جدید توسعه‌یافته، سلول‌های NK را می‌توان به هیدروژل تزریق کرد، چاپ کرد و سپس در یک محیط سه‌بعدی کشت داد که باعث افزایش زنده‌مانی سلولی و فعالیت سلول‌های NK می‌شود و آن سلول‌ها را قادر می‌سازد تا با بافت‌های سرطانی مقابله کنند.

بنابراین ما نشان دادیم که هیدروژلی که سلول‌های NK را محصور می‌کند، یک محیط میکرو-ماکرو مناسب برای کاربردهای بالینی درمان با سلول‌های NK برای سرطان خون و تومورهای جامد از طریق چاپ زیستی سه بعدی ایجاد می‌کند. این نشان می‌دهد که پرینت زیستی سه بعدی کاربردهای بالینی در مقیاس کلان را ممکن می‌کند و فرآیند خودکار پتانسیل توسعه را به عنوان یک محصول ایمونوتراپی آماده نیز نشان می‌دهد. محقق اصلی Su A Park از KIMM گفت: به بیانی دیگر"این فناوری می‌تواند به بهبود قابل توجه عملکرد سلول‎های NK که برای درمان سرطان استفاده می‌شوند کمک کند. ما انتظار داریم از طریق این فناوری جدید توسعه یافته به درمان بیماران سرطانی کمک کنیم. در آخر اینکه این سیستم ایمنی درمانی می‌تواند یک گزینه بالینی برای جلوگیری از عود تومور و متاستاز پس از برداشتن تومور ارائه دهد.

این تحقیق با حمایت پروژه "توسعه بافت کامپوزیتی پوستی مملو از عروق چند مقیاسی برای ارزیابی نانوحسگرهای زیستی قابل کاشت" با حمایت وزارت علوم و فناوری اطلاعات و ارتباطات و بنیاد تحقیقات ملی کره انجام شد. مؤسسه ماشین‌آلات و مواد کره (KIMM) یک موسسه تحقیقاتی غیرانتفاعی است که با بودجه دولتی زیر نظر وزارت علوم و فناوری اطلاعات و ارتباطات می‌باشد. KIMM از زمان تأسیس خود در سال 1976 با انجام تحقیق و توسعه بر روی فناوری‌های کلیدی در ماشین آلات و مواد، انجام ارزیابی تست قابلیت اطمینان و تجاری سازی محصولات و فناوری‌های توسعه یافته به رشد اقتصادی کشور کمک می‌کند.

پایان مطلب./