Un estudio innovador optimiza el propio sistema inmunológico del paciente para combatir los tumores



Un estudio pionero dirigido por investigadores médicos y de ingeniería de la Universidad de Minnesota Twin Cities muestra cómo las células inmunitarias modificadas que se utilizan en nuevas terapias contra el cáncer pueden superar las barreras físicas para permitir que el propio sistema inmunológico del paciente luche contra los tumores. La investigación podría mejorar las terapias contra el cáncer en el futuro para millones de personas en todo el mundo.

La investigación se publica en Comunicaciones de la naturaleza, una revista científica de acceso abierto revisada por pares publicada por Nature Research.

En lugar de utilizar productos químicos o radiación, la inmunoterapia es un tipo de tratamiento contra el cáncer que ayuda al sistema inmunológico del paciente a combatir el cáncer. Células T son un tipo de glóbulos blancos que son de importancia clave para el sistema inmunológico. Las células T citotóxicas son como soldados que buscan y destruyen las células invasoras objetivo.

Si bien ha habido éxito en el uso de inmunoterapia para algunos tipos de cáncer en la sangre o en los órganos productores de sangre, el trabajo de una célula T es mucho más difícil en los tumores sólidos.

El tumor es como una carrera de obstáculos, y la célula T tiene que correr el guante para llegar a las células cancerosas. Estas células T ingresan a los tumores, pero simplemente no pueden moverse bien y no pueden ir a donde necesitan ir antes de que se queden sin gas y se agoten “.

Paolo Provenzano, autor principal del estudio y profesor asociado de ingeniería biomédica en la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota

En este estudio, el primero en su tipo, los investigadores están trabajando para diseñar las células T y desarrollar criterios de diseño de ingeniería para optimizar mecánicamente las células o hacerlas más “aptas” para superar las barreras. Si estas células inmunitarias pueden reconocer y llegar a las células cancerosas, entonces pueden destruir el tumor.

En una masa fibrosa de un tumor, la rigidez del tumor hace que las células inmunes se reduzcan aproximadamente al doble, casi como si estuvieran corriendo en arenas movedizas.

“Este estudio es nuestra primera publicación en la que identificamos algunos elementos estructurales y de señalización en los que podemos sintonizar estas células T para hacerlas más eficaces en la lucha contra el cáncer”, dijo Provenzano, investigador del Centro Masónico del Cáncer de la Universidad de Minnesota. “Cada ‘carrera de obstáculos’ dentro de un tumor es ligeramente diferente, pero hay algunas similitudes. Después de diseñar estas células inmunes, descubrimos que se movían a través del tumor casi dos veces más rápido sin importar qué obstáculos se encontraran en su camino”.

Para diseñar células T citotóxicas, los autores utilizaron tecnologías avanzadas de edición de genes (también llamadas edición del genoma) para cambiar el ADN de las células T para que puedan superar mejor las barreras del tumor. El objetivo final es ralentizar las células cancerosas y acelerar las células inmunitarias diseñadas. Los investigadores están trabajando para crear células que sean buenas para superar diferentes tipos de barreras. Cuando estas células se mezclan, el objetivo es que los grupos de células inmunitarias superen todos los diferentes tipos de barreras para llegar a las células cancerosas.

Provenzano dijo que los próximos pasos son continuar estudiando las propiedades mecánicas de las células para comprender mejor cómo interactúan las células inmunes y las cancerosas. Actualmente, los investigadores están estudiando células inmunes modificadas genéticamente en roedores y, en el futuro, están planificando ensayos clínicos en humanos.

Si bien la investigación inicial se ha centrado en el cáncer de páncreas, Provenzano dijo que las técnicas que están desarrollando podrían usarse en muchos tipos de cánceres.

“El uso de un enfoque de ingeniería celular para combatir el cáncer es un campo relativamente nuevo”, dijo Provenzano. “Permite un enfoque muy personalizado con aplicaciones para una amplia gama de cánceres. Creemos que estamos expandiendo una nueva línea de investigación para ver cómo nuestros propios cuerpos pueden combatir el cáncer. Esto podría tener un gran impacto en el futuro”.

Además de Provenzano, los autores del estudio incluyeron a los investigadores actuales y anteriores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Minnesota Erdem D. Tabdanov (coautor), Nelson J. Rodríguez-Merced (coautor), Vikram V.Puram, Mackenzie K. Callaway y Ethan A. Ensminger; Investigadores del Departamento de Pediatría del Centro Oncológico Masónico de la Universidad de Minnesota y del Departamento de Pediatría de la Facultad de Medicina Emily J. Pomeroy, Kenta Yamamoto, Walker S. Lahr, Beau R. Webber, Branden S. Moriarity; El investigador del Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería Alexander X. Cartagena-Rivera; y el investigador del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, Alexander S. Zhovmer, que ahora está en el Centro de Evaluación e Investigación Biológica.

La investigación fue financiada principalmente por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y el Centro de Ciencias Físicas en Oncología de la Universidad de Minnesota, que recibe fondos del Instituto Nacional del Cáncer de los NIH. La Sociedad Estadounidense del Cáncer y el Randy Shaver Research and Community Fund proporcionaron fondos adicionales. El Centro de Imágenes de la Universidad de Minnesota brindó experiencia adicional al personal. Algunos de los investigadores también forman parte del Centro de Ingeniería Genómica de la Universidad de Minnesota y del Instituto de Ingeniería en Medicina de la Universidad.

Fuente:

Referencia de la revista:

Tabdanov, ED, et al. (2021) Ingeniería de células T para mejorar la migración 3D a través de microambientes tumorales estructural y mecánicamente complejos. Comunicaciones de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41467-021-22985-5.

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