_ Micro-roboți magnetici care se rotesc ajuta cercetătorii să probeze recunoașterea celulelor imune

Cercetătorii de la Pritzker School of Molecular Engineering și de la Departamentul de Chimie de la Universitatea din Chicago au conceput micro-roboți minusculi, care se rotesc, care se leagă de celulele imune pentru a le testa funcția. Robotul sau „hexapodul” oferă oamenilor de știință o modalitate nouă, foarte adaptabilă de a studia celulele imune și de a ajuta la proiectarea imunoterapiilor împotriva cancerului, infecțiilor sau bolilor autoimune.

Fiecare robot hexapod are șase brațe. care conțin molecule care ar putea fi recunoscute ca străine de către sistemul imunitar, cum ar fi fragmente de proteine ​​dintr-o tumoare, virus sau bacterie. Cercetătorii pot folosi hexapodele pentru a scana colecții mari de celule imune și pentru a descoperi care celule imunitare leagă moleculele străine de interes și modul în care mișcările hexapodelor influențează această legare.

„Numeroase aspecte ale căror celule imunitare și cât de imun. moleculele simt agenții patogeni rămân un teritoriu neexplorat, iar acum avem acest nou instrument care ne ajută să înțelegem interacțiunile moleculare”, a spus Jun Huang, profesor asociat de inginerie moleculară la Pritzker Molecular Engineering și co-autor principal al noii lucrări, publicată în Nature Methods. .

„Oamenii de știință folosesc adesea biomateriale pentru a studia și manipula sistemul imunitar, dar am dezvoltat o modalitate de a folosi materiale anorganice, care este un domeniu incredibil de neexplorat”, a spus Bozhi Tian, ​​profesor de chimie și alt co-autor principal. „Beneficiul acestor materiale este că le putem schimba proprietățile în mai multe moduri.”

Celulele T sunt un tip de globule albe responsabile de recunoașterea agenților patogeni străini care au fost procesați de celulele dendritice – celulele imune. cu brațe lungi ramificate care captează agenții patogeni și afișează fragmente din moleculele agenților patogeni pe suprafața lor. Există trilioane de celule T distincte în corpul unei persoane, fiecare având un receptor de celule T diferit, care este reglat fin pentru a recunoaște o moleculă patogenă (antigen) pe o celulă dendritică.

Cercetătorii care doresc să stimuleze Puterea sistemului imunitar de a lupta cu un anumit antigen de multe ori doresc să știe ce celule T recunoaște acel agent patogen. Dar găsirea potrivirii exacte între trilioane de celule T este ca și cum ai găsi un ac într-un car de fân.

„Oamenii au dezvoltat modalități de a face acest lucru, dar se bazează în mare parte pe faptul că un receptor al celulei T se leagă de un antigen, „, a spus Xiaodan Huang, unul dintre primii autori ai lucrării. „Deoarece unii receptori ai celulelor T se pot lega de un antigen fără a provoca apoi un răspuns imun puternic în celulă, știam că acesta nu este un proxy perfect.”

De asemenea, platformele anterioare pentru a studia celulele T nu au putut. mimează rolul forței fizice în interacțiunea dintre celulele dendritice și receptorii celulelor T; ei s-au bazat în general pe antigene izolate care nu se comportă ca o celulă dendritică vie.

Pentru a depăși aceste provocări, cercetătorii au proiectat o mimă robotică minusculă pentru o celulă dendritică. Botul are un miez magnetic central care se rotește și șase brațe din dioxid de siliciu (compusul din care este compus majoritatea nisipului) la care se pot atașa antigenele.

Grupurile de laborator ale lui Tian și Huang au folosit antigenul T cunoscut. perechi de receptori celulari pentru a testa eficacitatea hexapodului. Ei au pus copii ale antigenului pe toate cele șase picioare și apoi au scufundat hexapodul în amestecuri de celule T. Chiar și atunci când celula T potrivită era prezentă în cantități mici printre multe alte celule T, hexapodele au legat doar celula corectă.

„Am fost incredibil de mulțumiți de cât de bine a funcționat sistemul”, a spus Lingyuan Meng, unul a co-primilor autori ai lucrării. „Faptul că ar putea alege celulele T potrivite cu o precizie atât de mare a depășit așteptările noastre.”

În plus, echipa de cercetare a arătat că ar putea analiza răspunsul imun rezultat în celulele T care se leagă de hexapod. De exemplu, atunci când două celule T diferite s-au legat de hexapod, ele ar putea determina care a condus la o activitate imunitară mai puternică. De asemenea, grupul a descoperit că forța exercitată de hexapodul care se învârte a dus la răspunsuri imune mai puternice decât atunci când aceleași celule T s-au legat de antigene statice.

„Am dori acum să începem să aplicăm acest lucru altor antigene, inclusiv cei de la cancerele umane și agenții patogeni”, a spus Huang. „Există o mulțime de întrebări, atât întrebări științifice de bază, cât și cele relevante din punct de vedere clinic, care pot fi explorate folosind aceste hexapode.”

De exemplu, hexapodele ar putea fi folosite pentru a identifica celulele T care reacționează cel mai puternic. la anumiți antigeni.

(Fluierul)