Синтетическая иммунология

Синтетическая иммунология – это рациональное проектирование и конструирование синтетических систем, выполняющих сложные иммунологические функции. ^[1] Функции включают использование специфических клеточных маркеров для нацеливания на клетки с целью их разрушения и/или вмешательства в иммунные реакции. ^[2] США Модуляторы иммунной системы, одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), включают противовоспалительные и иммунодепрессанты , вакцины , терапевтические антитела и Toll-подобных рецепторов (TLR). агонисты ^[1]

История

Дисциплина возникла после 2010 года после развития технологий редактирования генома, включая TALENS и CRISPR . В 2015 году в рамках одного проекта были созданы Т-клетки , которые становились активными только в присутствии определенного препарата, что позволяло включать и выключать их in situ . Другим примером является Т-клетка, нацеленная только на клетки, имеющие два отдельных маркера. ^[3]

В 2016 году Джон Лин, глава биотехнологического подразделения Pfizer в Сан-Франциско, заявил: «Имунная система будет наиболее удобным средством передвижения для [сконструированных человеческих клеток], потому что они смогут двигаться и мигрировать и играть такие важные роли». ^[3]

Достижения системной биологии поддерживают многомерный количественный анализ иммунных ответов. ^[4] Методы включают доставку вирусных генов, индуцибельную экспрессию генов, редактирование генома с помощью РНК и сайт-специфические рекомбиназы для приложений, связанных с биотехнологией и клеточной иммунотерапией. ^[5]

Типы

Иммуномодулирующие организмы

Исследователи изучают возможность создания «умных» организмов, таких как бактериофаги и бактерии , которые могут выполнять сложные иммунологические задачи. Такие стратегии могут привести к созданию организмов, которые выполняют многоэтапные иммунные функции, такие как презентация антигена и костимуляция Т-хелперным клеткам определенным образом или предоставление интегрированных сигналов В-клеткам для индукции созревания аффинности и переключения изотипа во время продукции антител . Такие сконструированные организмы потенциально могут быть такими же безопасными и недорогими, как пробиотики, но при этом точными в осуществлении целевых вмешательств. ^[1]

Малые молекулы, рекрутирующие антитела

Терапия антителами и другие «биологические препараты» доказали свою эффективность при лечении заболеваний от ревматоидного артрита до рака . Однако такие агенты могут вызывать нежелательные анафилактические или воспалительные реакции, вводятся путем инъекции и являются дорогостоящими. Малые молекулы , напротив, обычно недороги в производстве, биодоступны при пероральном приеме и редко вызывают аллергию. Были созданы синтетические рекрутирующие антитела небольшие молекулы, которые перенаправляют естественные антитела к патогенам для уничтожения. ^[1]

Трансдифференцированные клетки

Удаление одного фактора транскрипции позволяет зрелым В-клеткам трансформироваться в Т-клетки посредством дедифференцировки и редифференцировки. Технологии, которые могут контролировать судьбу клеток, включают стратегии, индуцирующие образование плюрипотентных стволовых клеток и использование небольших молекул для стимуляции дифференцировки стволовых клеток в определенные типы клеток. Дедифференцировку можно использовать для превращения аутоиммунных клеток в неактивные предшественники или для подавления отторжения трансплантированных органов. ^[1]

В 2016 году исследователи трансдифференцировали фибробласты в индуцированные нейральные стволовые клетки. Команда смешала клетки с одобренным FDA хирургическим клеем, который обеспечил матрицу физической поддержки. Они ввели результат мышам. Время выживания увеличилось со 160 до 220 процентов, в зависимости от типа опухоли. ^[6]^[7]

Вакцина

Терапевтические вакцины лечат и иммунизируют пациентов, уже инфицированных данным заболеванием. Provenge — это адоптивная терапия с переносом клеток , при которой антиген-презентирующий пациент нацелен на аутологичную ткань рака простаты . Достижения химической биологии включают синтетические молекулы, которые модулируют активацию В-клеток, структурно сложные углеводные опухолевые антигены и синтез адъювантов, иммуногенные химиотерапевтические агенты и химически гомогенные синтетические вакцины. ^[1]

См. также

Синтетическое антитело – аффинные реагенты, созданные полностью in vitro.
Синтетическая биология - Междисциплинарный раздел биологии и техники.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Шпигель, Дэвид А. (1 декабря 2010 г.). «Комментарий к Grand Challenge: синтетическая иммунология для создания иммунитета человека». Химическая биология природы . 6 (12): 871–872. дои : 10.1038/nchembio.477 . ISSN 1552-4450 . ПМИД 21079593 .
^ Геринг, Барбара; Фюссенеггер, Мартин (01 февраля 2015 г.). «Синтетическая иммунология: модуляция иммунной системы человека». Тенденции в биотехнологии . 33 (2): 65–79. дои : 10.1016/j.tibtech.2014.10.006 . ISSN 0167-7799 . ПМИД 25466879 .
^ Jump up to: ^а ^б Регаладо, Антонио (февраль 2016 г.). «Иммунная инженерия» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 25 февраля 2016 г.
^ Хан Т.А., Фриденсон С., де Врис АРГ, Страшевски Дж., Рушевей Х.Дж., Редди С.Т. (2016). «Точное и прогнозируемое профилирование репертуара антител с помощью фингерпринтинга молекулярной амплификации» . наук. Адв . 2 (3): e1501371. Бибкод : 2016SciA....2E1371K . дои : 10.1126/sciadv.1501371 . ПМЦ 4795664 . ПМИД 26998518 .
^ «Синтетическая иммунология» . www.bsse.ethz.ch. ETH Цюрих . Проверено 25 февраля 2016 г.
^ Лаварс, Ник (24 февраля 2016 г.). «Обычные клетки кожи превратились в хищников опухолей головного мозга» . www.gizmag.com . Гизмаг . Проверено 26 февраля 2016 г.
^ Баго, Джули Р.; Альфонсо-Пеккьо, Адольфо; Околи, Онии; Думитру, Ралука; Ринкенбо, Аманда; Болдуин, Альберт С.; Миллер, К. Райан; Мэгнесс, Скотт Т.; Хингтген, Шон Д. (2 февраля 2016 г.). «Терапевтически сконструированные нейральные стволовые клетки перемещаются в опухоль и подавляют прогрессирование глиобластомы» . Природные коммуникации . 7 : 10593. Бибкод : 2016NatCo...710593B . дои : 10.1038/ncomms10593 . ПМЦ 4740908 . ПМИД 26830441 .

Внешние ссылки

Чунг, Фред (25 мая 2012 г.). «Спросите эксперта - Дэвид Шпигель, Йельский университет... | Сеть ACS» . Community.acs.org . Проверено 25 февраля 2016 г.
«Синтетическая иммунология» (PDF) . Университет штата Аризона iGem. 2013 . Проверено 25 февраля 2016 г.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Шпигель, Дэвид А. (1 декабря 2010 г.). «Комментарий к Grand Challenge: синтетическая иммунология для создания иммунитета человека». Химическая биология природы . 6 (12): 871–872. дои : 10.1038/nchembio.477 . ISSN 1552-4450 . ПМИД 21079593 .

[2] Геринг, Барбара; Фюссенеггер, Мартин (01 февраля 2015 г.). «Синтетическая иммунология: модуляция иммунной системы человека». Тенденции в биотехнологии . 33 (2): 65–79. дои : 10.1016/j.tibtech.2014.10.006 . ISSN 0167-7799 . ПМИД 25466879 .

[Reg0216-3] Jump up to: ^а ^б Регаладо, Антонио (февраль 2016 г.). «Иммунная инженерия» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 25 февраля 2016 г.

[4] Хан Т.А., Фриденсон С., де Врис АРГ, Страшевски Дж., Рушевей Х.Дж., Редди С.Т. (2016). «Точное и прогнозируемое профилирование репертуара антител с помощью фингерпринтинга молекулярной амплификации» . наук. Адв . 2 (3): e1501371. Бибкод : 2016SciA....2E1371K . дои : 10.1126/sciadv.1501371 . ПМЦ 4795664 . ПМИД 26998518 .

[5] «Синтетическая иммунология» . www.bsse.ethz.ch. ETH Цюрих . Проверено 25 февраля 2016 г.

[6] Лаварс, Ник (24 февраля 2016 г.). «Обычные клетки кожи превратились в хищников опухолей головного мозга» . www.gizmag.com . Гизмаг . Проверено 26 февраля 2016 г.

[7] Баго, Джули Р.; Альфонсо-Пеккьо, Адольфо; Околи, Онии; Думитру, Ралука; Ринкенбо, Аманда; Болдуин, Альберт С.; Миллер, К. Райан; Мэгнесс, Скотт Т.; Хингтген, Шон Д. (2 февраля 2016 г.). «Терапевтически сконструированные нейральные стволовые клетки перемещаются в опухоль и подавляют прогрессирование глиобластомы» . Природные коммуникации . 7 : 10593. Бибкод : 2016NatCo...710593B . дои : 10.1038/ncomms10593 . ПМЦ 4740908 . ПМИД 26830441 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]