Forskare vid USC (University of Southern California) har utvecklat en innovativ typ av cancerbekämpande immuncell, den så kallade EchoBack CAR T-cellen, som använder fokuserad ultraljud för att aktivera och upprätthålla en kraftfull, riktad attack mot tumörer.
Till skillnad från tidigare versioner förblir dessa celler effektiva i flera dagar utan att trötta ut, och aktiveras endast nära cancern, vilket minskar skador på frisk vävnad. Genombrottet har potential att revolutionera behandlingen av svåråtkomliga solida tumörer, vilket erbjuder färre sjukhusbesök och bättre resultat för patienterna.
En Smartare Sätt att Bekämpa Cancer
Tänk dig en immuncell som har superladdats för att lansera en precis och uthållig attack på envisa solida tumörer — en cell som förblir aktiv i flera dagar utan att utmattas. USC:s biomedicinska ingenjörer har förverkligat denna idé med en nyutvecklad immuncell, EchoBack CAR T-cellen, som representerar ett potentiellt transformativt framsteg inom cancerimmunterapi.
Forskningen, publicerad den 2 april i tidningen Cell, introducerar en ny strategi för att hantera en av de största utmaningarna inom cancerbehandling: att nå och effektivt rikta sig mot solida tumörer som har motstått traditionella immunterapier — samtidigt som man minimerar skador på frisk vävnad.
Hur CAR T-cellsterapi Fungerar
CAR T-cellsterapi, som står för chimeric antigen receptor T-cell therapy, har visat på anmärkningsvärda framgångar i behandlingen av blodbjamor som leukemi. Denna personligt anpassade behandling omfattar borttagning av patientens T-celler — viktiga immunceller — och genetisk modifiering av dem för att bättre känna igen och förstöra cancerceller. Forskningen är en del av det pågående arbetet vid USC Alfred E. Mann Department of Biomedical Engineering, lett av professor Peter Yingxiao Wang, en pionjär inom området.
EchoBack-celler: Kraftfulla och Precisa
Forskningsteamet vid Wang Lab visar att de kraftfulla nya EchoBack-CAR T-cellerna kan angripa tumörceller fem gånger längre än vanliga CAR T-celler, och denna teknik är redo för medicinska tillämpningar. Cellerna kan fjärrstyras för att rikta sig mot tumörer med hjälp av fokuserad ultraljud, vilket potentiellt gör behandlingarna säkrare och mer effektiva.
Huvudförfattaren Longwei Liu, assisterande professor vid USC Viterbi School of Engineering, förklarade att medan de första generationens ultraljudsstyrda CAR T-celler visade signifikant förbättrad säkerhet jämfört med standardterapin, angrep de vanligtvis cancerceller i upp till 24 timmar innan de tröttnade. I kontrast fortsätter teamets EchoBack CAR T-celler att söka och förstöra cancerceller i minst fem dagar utan att uttröttas.
“Du kan föreställa dig att när patienter kommer till sjukhuset med de första generationens celler, kan de behöva komma in varje dag för behandling. Men med den nya generationen krävs det mycket färre besök, som en gång varannan vecka eller ännu mer sällan,” sa Liu.
Vetenskapen Bakom ”Eko”
Wang Labs fokuserade ultraljudsteknologi fungerar som en ”på” knapp för CAR T-cellerna, som har konstruerats för att reagera på en kort 10-minuters ultraljudspuls. Denna puls aktiverar cellerna att känna av cancerceller i sin omgivning.
“De har också denna långvariga funktion efter den korta ultraljudsstimuleringen, vilket gör att de kan göra ett mycket bättre jobb med att döda tumören i det lokala området. Så det är definitivt en milstolpe och ett genombrott inom fältet,” sa Wang.
Återkopplingen som Bekämpar Tumörer
Forskarna namngav cellerna ”EchoBack-CAR” på grund av deras unika mekanismer som ekar ultraljudsstimuleringen som aktiverar dem. Cellerna har en unik feedback-funktion som gör att de reagerar på tumörceller, vilket triggar CAR T-cellerna att aktiveras och attackera.
“Varje gång det finns en tumörcell i närheten, skickar tumörcellen en signal till vår CAR T-cell, som sedan producerar fler dödande molekyler för att döda de tumörcellerna,” sa Liu. “Det är också därför det är säkert, eftersom när CAR T-cellerna migrerar bort från tumören kommer CAR-molekylen gradvis att brytas ner, så de inte dödar normal vävnad. Vi har konstruerat dem till att bli smarta CAR T-celler.”
Bevisade Resultat i Labbet
Forskarteamet genomförde laborativa experiment i musmodeller för att testa de nya CAR T-cellerna på ett urval av tumörceller, inklusive prostatacancer och glioblastom.
“Vi kan tydligt se att den ultraljudsstyrda CAR plus två omgångar av ultraljudsstimulering överträffade standard CAR T-celler,” sa Liu. “Dessutom, när vi fortsatte att utmana våra CAR T-celler med tumörceller, var den standard CAR redan utmattad och i ett dysfunktionellt tillstånd, men vår ultraljudsstyrda CAR hade bättre funktion, mindre utmattning och mer förstärkt dödande.”
PhD-studenterna Peixiang He och Yuxuan Wang vid USC bidrog betydligt till projektet. Forskningsteamet samarbetade nära med kollegor från Yale Universitys Department of Biomedical Engineering och University of North Carolina at Chapel Hill för enkelcellsekvensering för studien. USC:s Zohrab A. Kaprielian Fellow i teknik, Qifa Zhou, bidrog också med insikt i den ultraljudsteknik som användes för utvecklingen av cellerna.
Utsikter: Hopp för Svårbehandlade Cancers
Detta genombrott öppnar dörren för mer kraftfulla, precisa och patientvänliga cancerbehandlingar. Liu sa att EchoBack CAR-T-cellerna inte bara är en idé — de är ett verkligt steg mot framtiden för säker och effektiv immunterapi, vilket erbjuder nytt hopp för patienter med svårbehandlade tumörer. Teamet hoppas nu att denna nya teknik kan bli ett modulärt verktyg som kan anpassas framgångsrikt till andra typer av solida tumörer för immunterapi, såsom bröstcancer och retinoblastom.
“Det mest spännande är att CAR T-cellerna är smarta. De kan lyssna på ultraljud och känna av tumörceller. Denna typ av CAR T-celler har aldrig tidigare utvecklats, och vi ser fram emot fördelarna för patienter i framtiden,” avslutade Liu.
REFERENSER
- “Engineering sonogenetic EchoBack-CAR T cells” av Longwei Liu, Peixiang He, Yuxuan Wang, Fengyi Ma, Dulei Li, Zhiliang Bai, Yunjia Qu, Linshan Zhu, Chi Woo Yoon, Xi Yu, Yixuan Huang, Zhengyu Liang, Yiming Zhang, Kunshu Liu, Tianze Guo, Yushun Zeng, Qifa Zhou, H. Kay Chung, Rong Fan och Yingxiao Wang, 2 april 2025, Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2025.02.035
