Nanopartikel membangkitkan sel kekebalan tubuh untuk melawan kanker

-Konsepsi seniman tentang nanopartikel yang menargetkan sel-sel tumor. NICOLLE R. FULLER / SUMBER SAINS-

Nanopartikel kecil, jauh lebih kecil dari lebar rambut manusia, mungkin membantu sistem kekebalan tubuh melawan tumor, sebuah studi baru menunjukkan. Dalam percobaan dengan tikus, terapi berbasis nanopartikel tidak hanya menyapu tumor kanker payudara yang ditargetkan, tetapi juga metastasis di bagian tubuh yang lain. 

Uji klinis pada manusia dengan terapi baru bisa dimulai dalam beberapa bulan ke depan, kata para peneliti.

Pencarian obat-obatan yang memacu sistem kekebalan untuk melawan tumor adalah salah satu bidang terpanas dalam penelitian kanker. Petugas kekebalan tubuh, yang dikenal sebagai sel T, biasanya mencari mangsa untuk mencari target yang mencurigakan, seperti bakteri penjajah dan sel tumor potensial. 

Jika mereka mengenali satu, mereka membunyikan alarm, mendorong sel-sel kekebalan lainnya untuk memasang respon yang lebih besar. Namun, alarm sel T dapat diredam oleh apa yang disebut pos pemeriksaan kekebalan, protein lain di permukaan sel normal yang memadamkan respon imun untuk mencegah reaksi autoimun yang berbahaya terhadap jaringan normal. 

Sel-sel tumor sering kali mengekspresikan molekul-molekul pos pemeriksaan ini, mengerem sistem pencarian kekebalan dan menghancurkan pekerjaan.Untuk mengatasi masalah itu, perusahaan-perusahaan farmasi telah mengembangkan sejumlah protein antibodi yang berbeda yang memblokir molekul-molekul checkpoint yang diekspresikan berlebihan ini dan memungkinkan sistem kekebalan untuk menargetkan tumor. 

Dalam kasus di mana ada banyak sel T di sekitar tumor, atau di mana sel-sel tumor telah mengalami mutasi dalam jumlah besar, yang menciptakan target tambahan untuk penjaga kekebalan, sel T akan memberi sinyal respon imun penuh terhadap kanker. Imunoterapi kanker semacam itu dapat menambah usia tambahan bagi kehidupan pasien.

Namun, obat imunoterapi kanker yang ada hanya bekerja pada 20% hingga 30% pasien. Dalam beberapa kasus, bahkan ketika molekul pos pemeriksaan diblokir bahwa ada terlalu sedikit sel T aktif di sekitar untuk membunyikan alarm kekebalan, kata Jedd Wolchok, seorang ahli imunoterapi kanker di Pusat Kanker Memorial Sloan Kettering di New York City. Di tempat lain, katanya, tumor tidak cukup menampilkan target sel T, apa yang disebut tumor antigen, di permukaannya.

Tapi teka-teki yang tampaknya tidak berhubungan menawarkan prospek meningkatkan efektivitas imunoterapi. Ahli onkologi telah lama mengetahui bahwa dalam kasus yang jarang terjadi, setelah pasien menerima terapi radiasi untuk mengecilkan tumor, sistem kekebalan akan meningkatkan respons agresif yang tidak hanya menghapus tumor, tetapi juga metastasis ke seluruh tubuh yang belum diobati dengan radiasi. 

Para peneliti sekarang berpikir bahwa iradiasi kadang-kadang membunuh sel-sel tumor dengan cara yang mengekspos antigen baru ke sel T, meletakan mereka untuk menargetkan sel-sel tumor lain yang membawa mereka juga, kata Wenbin Lin, seorang ahli kimia di University of Chicago di Illinois, dan salah satu dari penulis studi saat ini.

Lin ingin melihat apakah dia bisa menggunakan nanopartikel beracun untuk membuat sistem kekebalan peka dengan cara yang sama. Mendapatkan nanopartikel sendiri melewati sistem kekebalan tidak mudah. Jika mereka terlalu besar, sel dalam darah yang disebut makrofag melahapnya. 

Dan protein darah cenderung melapisi partikel, memfasilitasi penyerapan mereka. Dalam beberapa tahun terakhir, tim Lin merancang metode untuk menghasilkan partikel yang semuanya berukuran antara 20 dan 40 nanometer (nanometer adalah sepersemilyar meter), kisaran yang paling mampu menghindari makrofag. 

Mereka juga melapisi mereka dengan cangkang polyethylene glycol, yang membantu mereka bertahan lebih lama dalam sirkulasi darah dan memasuki sel target. Akhirnya, di bagian dalam mereka menggabungkan molekul-molekul berbasis klorin yang menyerap cahaya kuat yang mengubah nanopartikel menjadi pembunuh tumor.

Dalam penelitian sebelumnya, tim menemukan bahwa setelah disuntikkan ke dalam aliran darah, partikel-partikel tersebut dapat beredar cukup lama untuk menemukan jalan di dalam dan di sekitar tumor.

Dan karena tumor biasanya memiliki pembuluh darah yang bocor dan tidak terbentuk, partikel cenderung bocor keluar di tempat jaringan kanker dan diambil dan diinternalisasi di dalam sel tumor. Setelah nanopartikel terserap, para peneliti bersinar di dekat sinar inframerah pada tumor. 

Cahaya itu diserap oleh molekul-molekul berbasis klorin, yang kemudian menggairahkan molekul oksigen di dekatnya, menciptakan bentuk oksigen yang sangat reaktif, yang dikenal sebagai oksigen singlet, yang merobek-robek biomolekul di dekatnya dan membunuh sel tumor.

Tapi itu baru permulaannya, kata Lin. Oksigen singlet cenderung merobek sel-sel tumor dengan cara yang mengekspos banyak antigen tumor baru ke sel-sel kekebalan yang disebut sel dendritik, yang, seperti polisi mengeksekusi jaring, mengambil antigen dan menyajikannya ke sel T untuk pemeriksaan lebih dekat. 

Dengan melakukan hal itu mereka membantu sistem kekebalan meningkatkan respons antitumor yang kuat bahkan dalam kasus-kasus di mana tidak banyak T-sel di dekatnya.

Pada bulan Agustus 2016, Lin dan rekan-rekannya melaporkan di Nature Communications bahwa ketika mereka menyuntikkan versi nanopartikel mereka ke dalam aliran darah tikus dengan kanker usus besar bersama dengan antibodi pos pemeriksaan dan mengecam tumor dengan cahaya, kombinasi tersebut memicu sistem kekebalan hewan untuk hancurkan tumor kanker usus besar yang ditargetkan serta tumor yang tidak dirawat di tempat lain. 

Namun, partikel-partikel itu juga mengangkut racun kemoterapi standar untuk membantu membunuh sel kanker. Dalam penelitian mereka saat ini, para peneliti ingin melihat apakah pendekatan akan bekerja hanya dengan respon imun.

Kali ini Lin dan rekan-rekannya bekerja dengan tikus dengan kanker payudara, bentuk lain kanker yang sering tidak merespon obat-obatan imunoterapi saat ini. 

Sekali lagi, mereka menyuntik binatang dengan nanopartikel mereka bersama dengan antibodi pos pemeriksaan. Tapi kali ini nanopartikel mereka tidak mengandung obat kemoterapi tambahan apa pun. Mereka kemudian mengecam tumor dengan sinar infra merah, dan menunggu hasilnya. 

Dan di hampir setiap kasus, tidak hanya tumor kanker payudara utama yang dihancurkan, tetapi metastasis di paru juga dihapus, mereka melaporkan dalam Journal of American Chemical Society. "Kami terkejut menemukan bahwa tanpa agen sitotoksik, Anda dapat mencapai efek yang sama," kata Lin.

"Ini adalah pendekatan yang dipikirkan dengan baik, dan datanya menarik," kata Wolchok, yang tidak terlibat dalam pekerjaan. Pendekatan itu layak ditindaklanjuti dengan uji coba manusia, tambahnya. Lin mengatakan uji coba semacam itu kemungkinan akan segera dimulai. 

Tim Chicago telah membentuk sebuah perusahaan, yang disebut Koordinasi Farmasi, yang telah mengumpulkan dana awal untuk meluncurkan uji coba tahap awal pada manusia, kemungkinan pada paruh kedua tahun ini.

Source : www.sciencemag.org