Le cellule T sono una delle armi principali del sistema immunitario. Rilevano le cellule del corpo infettate da un virus e ne attivano l'ablazione, uccidere efficacemente il virus. Le cellule T non possono fare lo stesso con le cellule cancerose, però, in quanto non le riconoscono come cellule estranee e quindi non sono in grado di eliminarle.

Ma i ricercatori hanno recentemente utilizzato cellule T ingegnerizzate in laboratorio per combattere i tumori. Modificato per includere funzioni aggiuntive, queste cellule immunitarie possono dare la caccia e uccidere le cellule tumorali. Sfortunatamente, però, tali terapie con cellule immunitarie possono avere effetti collaterali significativi. Oltre a ciò, la produzione di cellule T modificate è tecnicamente impegnativa. Ora un team di ricercatori guidato dal professor Martin Fussenegger dell'ETH del Dipartimento di scienza e ingegneria dei biosistemi (D-BSSE) di Basilea ha escogitato un approccio innovativo e semplificato per produrre cellule sintetiche di design terapeuticamente efficaci per combattere il cancro. I ricercatori hanno costruito tre componenti aggiuntivi nelle cellule renali umane e nelle cellule staminali (adipose), trasformandoli così in cellule di design sintetiche che imitano le cellule T.

Uno dei componenti delle cellule T sintetiche comporta antenne molecolari che sporgono ben al di fuori della membrana. Anche incorporati all'interno della membrana cellulare sono anticorpi con siti di attracco specifici, che può rilevare le strutture bersaglio della cellula cancerosa e legarsi ad esse. Il terzo componente è una rete di geni che genera un complesso di molecole. Questo complesso molecolare comprende una "testata" molecolare che penetra nella membrana della cellula bersaglio. È legato a una molecola convertitore che attiva una sostanza antitumorale all'interno della cellula tumorale.

Il precursore di questa sostanza attiva deve essere aggiunto al sistema esternamente. Le cellule cancerose assorbono questa sostanza, e il modulo convertitore lo trasforma da uno stato inattivo a uno stato inattivo. Le cellule cancerose scoppiano, il principio attivo viene rilasciato e distrugge altre cellule tumorali nella "zona mortale" attorno alla cellula T sintetica. "Questo effetto spettatore rende le nostre cellule T sintetiche ancora più efficaci, "Spiega il professor Fussenegger.

Innesco meccanico

Il meccanismo che innesca la cascata del segnale che porta alla distruzione della cellula cancerosa è nuovo, e ha una funzione fisica:quando la cellula T sintetica si avvicina alla cellula bersaglio, le proteine ​​delle antenne si piegano. L'ancoraggio delle antenne in profondità all'interno della cellula perde quindi il contatto con un interruttore molecolare che aveva precedentemente bloccato. In risposta al comando "ON", viene avviata una cascata di segnali che attiva la produzione del complesso molecolare.

Il nuovo tipo di cellula T artificiale presenta numerosi vantaggi rispetto agli attuali trattamenti contro il cancro. Considerando che durante la chemioterapia il corpo viene inondato di sostanze attive al fine di uccidere il maggior numero possibile di cellule in rapida divisione in un modo molto non selettivo, nella nuova terapia sono necessarie solo poche cellule T artificiali. Cosa c'è di più, questi sono distribuiti solo localmente e in modo attentamente mirato. "Le nostre innovative cellule T possono rilevare e uccidere le cellule tumorali metastatizzanti in una fase molto precoce, quando altri trattamenti non sono efficaci, " Dice il professor Fussenegger. Un altro vantaggio:"Le cellule T artificiali operano in modo totalmente indipendente dal sistema immunitario del corpo, permettendogli di continuare a funzionare perfettamente normalmente, in modo che siano probabili meno effetti collaterali."

Inoltre, il design modulare del sistema ne consente l'espansione. I ricercatori possono dotare le cellule killer artificiali di diversi tipi di siti di attracco che si legano ad altri tipi di cellule cancerose. Per lo studio in corso, appena pubblicato sulla rivista Natura chimica biologia , gli scienziati hanno utilizzato siti di attracco che rilevano solo un tipo specifico di cellule cancerose di mammifero. "Questa tecnologia ci fornisce un enorme grado di generalizzazione che non può essere raggiunto con le cellule T autentiche utilizzate nelle attuali terapie contro il cancro, "Sottolinea Fussenegger.

Non è ancora chiaro se - e come - questo sistema funzionerà nel corpo umano. Finora, I ricercatori dell'ETH hanno testato le loro nuove cellule solo in colture cellulari. "Attualmente il nostro nuovo sistema è ancora lontano da un'applicazione terapeutica, "dice il professore dell'ETH. "Ma credo che abbiamo aperto un nuovo fronte nella battaglia contro il cancro".