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Topographical constraints for enhanced T-cell activation for immunotherapy

English title Topographical constraints for enhanced T-cell activation for immunotherapy
Applicant Aramesh Morteza
Number 190394
Funding scheme Spark
Research institution Angewandte Mechanobiologie Gesundheitswissenschaften und Technologie ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Biophysics
Start/End 01.01.2020 - 31.12.2020
Approved amount 119'000.00
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All Disciplines (3)

Discipline
Biophysics
Immunology, Immunopathology
Material Sciences

Keywords (7)

T-cell activation; Topographical confinement; Mechanobiology; Bioengineering; Cell biophysics; Nanoporous materials; Immunotherapy

Lay Summary (German)

Lead
Morteza ArameshLaboratory of Applied MechanobiologyETH Zurich
Lay summary
Adoptive Immuntherapie ist ein vielversprechender Ansatz für personalisierte Behandlung von Krebs. Antitumor Immuntherapie basiert auf der Aktivierung und Expansion von T-Zellen. Das aktuelle Wissen über die Biophysik von T-Zellen betont die Bedeutung mechanischer Kräfte als Schlüsselfaktor für den Prozess der T-Zell-Aktivierung. Die Fähigkeit von T-Zellen, externe mechanische Signale in zelluläre Reaktionen zu integrieren und umzuwandeln, ist ein unerforschter Bereich, der auch für den therapeutischen Kontext von hoher Relevanz ist. In diesem Projekt kombinieren wir Fachwissen aus Materialwissenschaften und Biotechnologie, um die Aktivierung von T-Zellen zu fördern. Es bietet einen neuen Ansatz für die Erzeugung potenter therapeutischer T-Zellen, der billig, einfach, aber vor allem schnell ist. Wir werden Nanomaterialien implementieren, um die Struktur des Zytoskeletts in T-Zellen zu kontrollieren, die wiederum mechanische Signale in die Zelle leitet und zu einer verstärkten Aktivierung führt. Wir werden das Potenzial der Plattform für eine erhöhte Anzahl aktivierter und proliferierender Zellen untersuchen.
 
Direct link to Lay Summary Last update: 19.12.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

Adoptive immunotherapy establishes as a next generation approach for a personalized treatment of infectious diseases and cancer. It relies on the generation of potent therapeutic T-cells which offer immediate as well as long-term protection. Constant advances in bioengineering open new horizons in reaching the full potential of current therapeutic strategies. In this project we combine expertise from material sciences, biophysics of T-cells and their application for immunotherapy. It offers a new approach for the generation of potent therapeutic T-cells, which is cheap, easy, but most importantly fast. Current knowledge on the biophysics of T-cells emphasizes the importance of mechanical forces and external cues from the microenvironment as key players in the process of T-cell activation. Here we will test a materials-based nanoporous platform which allows an unprecedented rearrangement of the actin cytoskeleton and transduction of mechanical cues into the cell. Preliminary data suggests that activation of human T-cells on nanoporous structures leads to massive increase in early activation factors such as IL2 production, CD69 and CD25 upregulation as well as increased number of proliferating cells compared to existing standards, with long-term impacts of this enhanced activation still to be determined. In summary, we seek support in pursuing a project which intends to combine and study the mechanosensitivity of T-cells, their ability to integrate and transduce external mechanical cues into cellular responses in a highly relevant therapeutic context.
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