دانشمندان به دنبال درمان ابتکاری برای سرطان در سطح مولکولی هستند

جون هوانگ از دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر در دانشگاه شیکاگو روش‌های ابتکاری برای استفاده از ایمونوتراپی برای درمان بیماری را بررسی می‌کند.

یک سلاح جدید در مبارزه با سرطان پدید آمده است که چشم انداز درمان را تغییر می دهد. درمان با سلول T CAR، که برای اولین بار در سال 2017 برای استفاده بالینی تایید شد، با سلول های ایمنی مجدد مهندسی شده خود بیمار به سرطان حمله می کند. نشان داده شده است که در برابر برخی از انواع لنفوم بسیار موثر است.

موفقیت آن منعکس کننده گسترش مداوم ایمونوتراپی است، نوعی درمان که سیستم ایمنی را برای حمله به بیماری تقویت یا اصلاح می کند. درمان با سلول T CAR و سایر داروهای مشابه اکنون امید تازه ای را در نبرد با برخی از چالش برانگیزترین بیماری های ما ایجاد می کند.

با این حال، توسعه این درمان‌ها تنها به دلیل دانشمندانی است که حرفه خود را وقف رشد درک ما از سیستم ایمنی کرده‌اند. جون هوانگ، استادیار مهندسی مولکولی در دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر دانشگاه شیکاگو، یکی از این محققان است.

با استفاده از ابزارهای جدید و بسیار پیشرفته، کار او می تواند پیامدهای گسترده ای داشته باشد، نه تنها برای درمان سرطان، بلکه به طور گسترده تر برای درمان عفونت و خودایمنی.

درک جدید منجر به درمان های جدید می شود
کار هوانگ به عنوان ایمونولوژی مولکولی با شیب مهندسی زیستی توصیف شده است. او مکانیک اساسی پشت سیستم ایمنی را با تمرکز ویژه بر سلول های T (نوعی گلبول سفید) مطالعه می کند. او و تیمش از ترکیبی از میکروسکوپ پیشرفته، ابزارهای طراحی شده سفارشی و نبوغ برای مطالعه ایمونولوژی در سطح مولکولی استفاده می‌کنند و از این دانش برای ایجاد درمان‌های جدید استفاده می‌کنند.

در حال حاضر، هوانگ تحقیقات خود را برای ایجاد تله‌های میکروسکوپی که ویروس کرونا را می‌گیرند و می‌کشند، سوالات طولانی مدت بی‌پاسخ در مورد متابولیسم سلولی را حل می‌کند، خط لوله تصویربرداری مولکولی یادگیری ماشینی جدیدی را توسعه می‌دهد که می‌تواند در ساخت واکسن استفاده شود، و ایجاد تکنیک‌های دگرگون‌کننده برای شناسایی CAR T. -سلول ها. با هر پیشرفت، هوانگ به هدفی که در سال 2009 در طول دوره پسا دکتری خود تعیین کرده بود، بسیار نزدیکتر می شود.

او گفت: «من می‌خواهم سرطان و اچ‌آی‌وی را درمان کنم، دو بیماری مهم که هنوز نمی‌توانیم آنها را غلبه کنیم. “بیشتر مردم به طور طبیعی فکر می کنند که بیماری های بسیار متفاوتی هستند. اما برای ما، درمان هر دو ممکن است یک مشکل سلول T باشد. HIV سلول‌های CD4 T را آلوده می‌کند و سیستم ایمنی انسان را فلج می‌کند، در حالی که ریزمحیط‌های تومور باعث اختلال عملکرد سلول‌های T می‌شوند و از کشتن سلول‌های T سلول‌های سرطانی جلوگیری می‌کنند. اگر بتوانیم به طور موثر عملکرد سلول های T را بازیابی کنیم، ممکن است بتوانیم هر دو بیماری را علی رغم ماهیت متمایزشان درمان کنیم.

دیدن یعنی باور کردن

سیستم ایمنی یکی از پیچیده ترین سیستم های بدن انسان است. در داخل آن، میلیاردها سلول بسیار تخصصی که اندازه آنها تنها چند میکرومتر است، با هم کار می کنند تا رگبار ثابتی از عوامل بیماری زا – چیزهایی مانند ویروس ها و باکتری ها را دفع کنند. با این همه اتفاق، محققان هنوز نتوانسته اند برخی از مکانیسم های پیچیده تر سیستم ایمنی ما را باز کنند. به عنوان مثال، در مورد درمان با سلول T CAR، ما به طور کامل نمی دانیم که چرا این روش در برابر برخی از انواع سرطان موثر است اما در برخی دیگر نه.

هدف هوانگ پر کردن شکاف‌های درک ما با استفاده از چندین فناوری پیشرفته و دستگاه‌های سفارشی داخلی برای مطالعه سلول‌های ایمنی در سطح مولکولی است. نتایج او قبلاً درهای جدیدی را در تحقیقات سلولی باز کرده است.

من می‌خواهم سرطان و اچ‌آی‌وی را درمان کنم… بیشتر مردم به طور طبیعی فکر می‌کنند که آنها بیماری‌های بسیار متفاوتی هستند. اما برای ما، درمان هر دو ممکن است یک مشکل سلول T باشد.» healthline

– دستیار پروفسور جون هوانگ

در می 2020، آزمایشگاه هوانگ نرم افزارهای در دسترس عموم و تکنیک های یادگیری ماشین را برای ایجاد خط لوله ای برای تجزیه و تحلیل داده های میکروسکوپ ورق نور شبکه ای ترکیب کرد. میکروسکوپ ورقه نور شبکه ای ویدئویی با وضوح بالا و سه بعدی از سلول ها را ارائه می دهد. خط لوله هوانگ، تحلیل‌های چند بعدی میکروسکوپ نوری شبکه (LaMDA)، به طور موثری حجم عظیمی از داده‌های تولید شده توسط میکروسکوپ ورق نوری شبکه‌ای را خرد می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد از مولکول‌های منفرد به عنوان نقاط داده استفاده کنند. LaMDA می تواند کاربردهای پزشکی متعددی مانند آزمایش دارو و ساخت واکسن، علاوه بر گسترش دانش زیست شناسی سلول های T داشته باشد.

در ژوئن 2021، هوانگ و تیمش از ترکیبی از حسگرهای زیستی رمزگذاری شده ژنتیکی، یادگیری ماشینی و میکروسکوپ با وضوح فوق العاده برای مشاهده بصری گلیکولیز (فرآیندی که در آن سلول ها گلوکز را متابولیزه می کنند) در سطح مولکولی استفاده کردند. آنها دریافتند که وقتی سلول‌ها حرکت می‌کنند و منقبض می‌شوند، انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و گلوکز را از طریق گیرنده‌ای که قبلاً ناشناخته بود جذب می‌کنند – هر دو دیدگاهی که می‌تواند در مورد طیف وسیعی از بیماری‌ها تحقیق کند. به عنوان مثال، اگر پزشکان بتوانند گلیکولیز را در سلول های اندوتلیال ریه مهار کنند، می توانند اثرات سندرم تنفسی حاد را در بیماران COVID-19 کاهش دهند.

هوانگ بر این باور است که یادگیری ماشینی برای پیشرفت درک ما از سیستم ایمنی بدن و کمک به محققانی مانند سلام نقش اساسی خواهد داشت.

score: alimentos bons para manter ereçao