دستگاه درمان فیبر نوری مینیاتوری برای ایمونوتراپی موثرتر سرطان

ایمونوتراپی سرطان، یکی از مهم‌ترین و امیدوارکننده‌ترین روش‌های درمانی برای درمان سرطان، توسط انکولوژیست‌ها برای درمان بیماران مبتلا به سرطان‌های مختلف از جمله پستان، دهانه رحم، روده بزرگ، معده و پوست استفاده می‌شود.

رونگ تانگ، استادیار دپارتمان مهندسی شیمی، گفت: «با این حال، مانعی برای دستیابی به موفقیتی بیش از حد متوسط، این است که هیچ یک از استراتژی‌های تحویل فعلی نمی‌تواند داروهایی را که در طی چند هفته تنظیم کند، به‌طور پایدار تأمین کند. دوز دارو یا برای کاهش سمیت سیستمیک یا افزایش پاسخ درمانی است.

تانگ در سال 2015 به فناوری ویرجینیا آمد، همان سالی که استادیار شیائوتینگ جیا به دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر بردلی پیوست. هنگامی که آن دو ملاقات کردند، آنها شروع به بحث در مورد تحقیقات مربوطه خود کردند – تجربه او در تحویل دارو و ایمونوتراپی سرطان و تجربه او در مورد فیبرهای نوری برای تشخیص بیماری های عصبی.

تانگ و جیا با تصمیم به ادغام تلاش‌های خود برای کمک به مبارزه با سرطان، با کار بر روی پروژه‌ای برای توسعه یک دستگاه درمان فیبر نوری مینیاتوری که می‌تواند همزمان با اندازه‌گیری امپدانس تومور برای نظارت بر اثربخشی درمان، آنتی‌بادی‌های ایمنی درمانی سرطان را ارائه دهد، به مشکل روش‌های ارائه ایمونوتراپی فعلی پرداختند.

تیم اولیه آنها شامل اولین دانشجویان فارغ التحصیلشان، آی لین چین، دکترا بود. دانشجوی رشته مهندسی شیمی (پیش بینی می شود که در پاییز امسال فارغ التحصیل شود) و جیانگ شان که مدرک دکترا گرفت. در مه 2021 در رشته مهندسی برق و در حال حاضر یک پژوهشگر پست دکتری در دانشگاه استنفورد است. متعاقبا، Eungyo Jang و Liqian Niu، Ph.D. دانشجویان مهندسی شیمی به توصیه تانگ؛ و لیو لی، استاد علوم زیستی، متخصص ایمونولوژی، به محققان پیوستند.

محققان با استفاده از فیبرهای نوری تعبیه‌شده در الکترود، که دارای قابلیت‌های تحویل موضعی و اندازه‌گیری هستند که در طول چند هفته طول می‌کشد، و ترکیب تحویل آنتی‌بادی‌های محاصره‌کننده موضعی ایمنی با درمان فتودینامیک، محققان توانسته‌اند مصونیت ضد توموری پایدار ایجاد کنند. با کوچک شدن کامل تومور در چندین مدل تومور. برای آزمایش اینکه آیا موش‌های درمان‌شده «حافظه ایمنی» در برابر تومورها دارند، محققان با تزریق سلول‌های تومور به این موش‌ها، موش‌های درمان‌شده را به چالش کشیدند و دریافتند که هیچ یک از موش‌های درمان‌شده رشد مجدد تومور نداشتند.

جیا می‌گوید: «ما می‌توانیم آنتی‌بادی‌هایی را از طریق فیبر مینیاتوری خود به تومور تزریق کنیم تا سلول‌های T را در اطراف سلول‌های تومور فعال کنیم و با به‌کارگیری سلول‌های T بیشتر در بستر تومور، ایمنی ضد توموری ایجاد کنیم.» این امر در نهایت باعث ایجاد ایمنی ضد توموری قوی و بادوام می شود زیرا ما سلول های T حافظه انباشته شده را در تومورها و غدد لنفاوی می بینیم.

تانگ گفت، رویکرد تحویل تیم، از موضعی به سیستمیک، با درمان معمولی که فقط از روش تجویز سیستمیک استفاده می‌کند، بسیار متفاوت است. و همچنین از آنتی بادی هایی که باعث ایجاد سمیت قبل از رسیدن به تومور می شوند، جلوگیری می کند.

تانگ گفت: این تحقیق نشان داد که اندازه‌گیری سیگنال‌های الکتریکی تومور (امپدانس تومور) با استفاده از دستگاه جدید سریع است و امکان نظارت در زمان واقعی رشد تومور را فراهم می‌کند، که تفاوت زیادی با درمان‌های تصویربرداری تومور مبتنی بر ماده حاجب معمولی دارد.

جیا گفت: “وقتی یک تومور بزرگ می شود، قرائت امپدانس به ترتیب افزایش می یابد؛ زمانی که اندازه تومور به دلیل درمان آنتی بادی کاهش می یابد، اندازه تومور نیز کاهش می یابد.”

مقاله ای که کار آنها را توضیح می دهد، “فیبرهای نوری قابل کاشت برای تحویل ایمونوتراپی و اندازه گیری امپدانس تومور” اخیراً در ارتباطات طبیعت.

تانگ گفت: “جیا و من این تحقیق را به عنوان اعضای هیأت علمی جوان و مشتاق در ویرجینیا تک شروع کردیم که امیدوار بودند اما واقعاً از نتیجه مطمئن نبودند.” ما از کمکی که همکاری ما در دستیابی به نتایج بهتر برای بیماران تحت ایمونوتراپی سرطان انجام داده بسیار خرسندیم و سایر اساتید جوان دانشکده مهندسی را تشویق می‌کنیم تا به نیروهایی بپیوندند که می‌تواند فرصت‌های جدیدی را در زمینه مهندسی زیست پزشکی ایجاد کند.»