在抗击癌症的过程中，研究人员正在研究一种免疫疗法，该疗法涉及激活身体的免疫细胞并重新编程它们，以针对和消灭癌细胞。这种治疗方法通常利用细胞因子，这些是由身体免疫细胞释放的小蛋白分子，用于沟通和协调其反应。
重点是开发侵入性较小但仍然高度有效的治疗程序。研究人员正在寻求免疫疗法作为可能的解决方案，这涉及使用身体的免疫系统对抗癌细胞。在工程学院，化学工程副教授龙通和材料科学与工程副教授蔡文君“丽贝卡”正在共同努力改进治疗程序，使其更加创新。这种癌症免疫疗法治疗长期以来一直是研究人员感兴趣的话题。在最近发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中，龙通和蔡概述了他们的策略，这涉及激活身体的免疫细胞并重新编程它们，以针对和消灭癌细胞。这种治疗方法通常利用蛋白质细胞因子，这些是作为细胞之间沟通信使的小分子，由免疫系统释放以协调其行动。
“细胞因子非常强大，并且非常有效地触发免疫系统消灭癌细胞，”龙通解释道。“挑战在于它们过于强大，如果它们在体内自由循环，可能会引起不必要的副作用。”
他们将激活身体中的所有免疫细胞，这可能导致过度的免疫反应，并可能引发致命的副作用。
龙通和蔡与化学工程和材料科学与工程的研究生一起，创造了一种新的方法，利用细胞因子蛋白作为潜在的免疫疗法治疗。与以往的方法不同，他们的方法确保刺激免疫细胞的细胞因子能够有效地在肿瘤内停留数周，同时保持其结构和反应性水平。
共同努力对抗癌细胞
目前的癌症治疗，如化疗，无法区分健康细胞和癌细胞。这意味着当癌症患者接受化疗时，治疗会影响他们身体中的所有细胞，导致诸如脱发和疲劳等副作用。治疗癌症的一种潜在替代方法是刺激身体的免疫系统攻击肿瘤。虽然输送细胞因子可以启动肿瘤内的免疫细胞，但对健康细胞的过度刺激可能导致严重的副作用。
科学家们专注于寻找一种方法，针对肿瘤而不损害身体其他部位。龙通提到，化学工程师可以利用他们的专业知识来提高细胞因子的有效性，使其能够有效地在体内工作。该团队的目标是在摧毁癌细胞的同时保护健康细胞。龙通和他的学生利用他们的知识开发了具有不同尺寸的专用颗粒，以追踪药物的路径。这些微粒旨在在注入体内后留在肿瘤环境中。蔡和她的学生则专注于评估这些颗粒的表面性质。
“在材料科学和工程领域，我们研究材料的表面化学和机械性质，包括为这个项目开发的专用颗粒，”蔡解释道。“表面工程和特性，以及颗粒大小，是控制药物输送中的关键因素，这确保了药物的持久存在和持续的治疗效果。”
为了保证有效的药物输送，龙通和他的化学工程学生进行了关于修改纳米级颗粒的表面性质的研究，设计了一项独特的计划，内容包括：
- 将细胞因子附着到这些创新微粒上，以减少细胞因子对健康细胞的损害
- 使新附着颗粒的细胞因子能够激活免疫系统并吸引免疫细胞与癌细胞作斗争
“我们的方法不仅最小化了细胞因子对健康细胞造成的伤害，还延长了细胞因子在肿瘤内的滞留时间，”龙通解释道。“这有助于增强免疫细胞的招募，以便有针对性地攻击肿瘤。”
下一阶段的过程涉及将新的局部细胞因子治疗方法与市售的食品和药物管理局（FDA）已批准的检查点阻断抗体结合，这些抗体可以重新唤醒肿瘤中的免疫细胞，使其能够对抗癌细胞。龙通表示，这些抗体的作用是移除肿瘤对免疫细胞施加的“刹车”，而细胞因子分子则负责启动免疫系统，动员一支免疫细胞队伍来对抗癌细胞。这两种方法协同工作，以激活免疫细胞并与癌症作斗争。研究人员的研究表明，将颗粒附着的细胞因子与检查点抗体结合可以有效消灭多种肿瘤。团队旨在通过不损害健康细胞的免疫疗法方法推动癌症治疗的发展。此外，他们相信，将细胞因子附着到颗粒的创新技术在未来也可以用于输送各种免疫刺激药物。龙通表示：“我们仍在寻找更安全、更有效的癌症治疗，这正是我们前进的动力。”目标是开发癌症治疗领域的新技术。目前用于增强免疫系统以对抗癌细胞的药物并不太成功。目标是开发创新的解决方案，使研究人员能够在确保安全性和提高有效性的前提下，测试这些药物与现有FDA批准的治疗方法。
蔡指出，各工程学科的专业知识对癌症治疗研究至关重要。
“我认为这个项目是化学工程与材料科学的完美结合，”蔡解释道。“化学工程专注于合成和药物输送，而材料科学专注于利用先进的材料。材料特性分析。这种合作不仅加速了免疫疗法的研究，还有可能彻底改变癌症治疗。”
