Gli scienziati dell'UCLA hanno sviluppato cellule T artificiali che, come le cellule T naturali, può deformarsi per schiacciarsi tra minuscoli spazi nel corpo, come mostrato in questo schema. Credito:Fatemeh Majedi
I ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato linfociti T sintetici, o cellule T, che sono facsimili quasi perfetti di cellule T umane.
La capacità di creare cellule artificiali potrebbe essere un passo fondamentale verso farmaci più efficaci per curare il cancro e le malattie autoimmuni e potrebbe portare a una migliore comprensione del comportamento delle cellule immunitarie umane. Tali cellule potrebbero anche essere utilizzate per rafforzare il sistema immunitario delle persone con cancro o immunodeficienze.
Il team di ricerca comprendeva scienziati della UCLA School of Dentistry, la UCLA Samueli School of Engineering e il dipartimento di chimica e biochimica dell'UCLA College, ed è stato guidato dal Dr. Alireza Moshaverinia, un assistente professore di protesi presso la scuola di odontoiatria. I risultati sono pubblicati sulla rivista Materiale avanzato .
"La complessa struttura delle cellule T e la loro natura multifunzionale hanno reso difficile per gli scienziati replicarle in laboratorio, "Moshaverinia ha detto. "Con questa svolta, possiamo usare cellule T sintetiche per progettare vettori di farmaci più efficienti e comprendere il comportamento delle cellule immunitarie".
Le cellule T naturali sono difficili da usare nella ricerca perché sono molto delicate, e perché dopo che sono stati estratti da umani e altri animali, tendono a sopravvivere solo per pochi giorni.
"Siamo stati in grado di creare una nuova classe di cellule T artificiali in grado di potenziare il sistema immunitario di un ospite interagendo attivamente con le cellule immunitarie attraverso il contatto diretto, attivazione o rilascio di segnali infiammatori o regolatori, " disse Mohammad Mahdi Hasani-Sadrabadi, un assistente scienziato di progetto presso l'UCLA Samueli. "Vediamo i risultati di questo studio come un altro strumento per attaccare le cellule tumorali e altri agenti cancerogeni".
Le cellule T svolgono un ruolo chiave nel sistema immunitario. Si attivano quando l'infezione entra nel corpo e fluiscono attraverso il flusso sanguigno per raggiungere le aree infette. Perché devono stringersi tra piccoli spazi e pori, Le cellule T hanno la capacità di deformarsi fino a un quarto della loro dimensione normale. Possono anche crescere fino a quasi tre volte la loro dimensione originale, che li aiuta a combattere o superare gli antigeni che attaccano il sistema immunitario.
Fino a poco tempo fa, i bioingegneri non erano stati in grado di imitare la natura complessa delle cellule T umane. Ma i ricercatori dell'UCLA sono stati in grado di replicare la loro forma, dimensioni e flessibilità, che gli consentono di svolgere le sue funzioni di base di mirare e individuare le infezioni.
Il team ha fabbricato cellule T utilizzando un sistema microfluidico. (La microfluidica si concentra sul comportamento, controllo e manipolazione dei fluidi, tipicamente su scala submillimetrica.) Hanno combinato due diverse soluzioni:olio minerale e un biopolimero di alginato, una sostanza gommosa composta da polisaccaridi e acqua. Quando i due fluidi si combinano, creano microparticelle di alginato, che replicano la forma e la struttura delle cellule T naturali. Gli scienziati hanno quindi raccolto le microparticelle da un bagno di ioni di calcio, e regolato la loro elasticità modificando la concentrazione di ioni calcio nel bagno.
Una volta create le cellule T con le proprietà fisiche adeguate, i ricercatori avevano bisogno di regolare gli attributi biologici delle cellule, per dare loro gli stessi tratti che consentono alle cellule T naturali di essere attivate per combattere le infezioni, penetrano nei tessuti umani e rilasciano messaggeri cellulari per regolare l'infiammazione. Fare quello, hanno rivestito le cellule T con fosfolipidi, in modo che il loro esterno imiti da vicino le membrane cellulari umane. Quindi, utilizzando un processo chimico chiamato bioconiugazione, gli scienziati hanno collegato le cellule T con i segnalatori CD4, le particelle che attivano le cellule T naturali per attaccare le cellule infettive o cancerose.
Moshaverinia ha affermato che altri scienziati potrebbero utilizzare lo stesso processo per creare vari tipi di cellule artificiali, come le cellule killer naturali o i microfagi, per la ricerca su malattie specifiche o per aiutare a sviluppare cure; nel futuro, l'approccio potrebbe aiutare gli scienziati a sviluppare un database di un'ampia gamma di cellule sintetiche che imitano le cellule umane.
Gli altri autori dello studio, tutta l'UCLA, sono la studentessa laureata Fatemah Majedi; Steven Bensinger, professore di microbiologia, immunologia e genetica molecolare; Dottor Ben Wu, un professore di odontoiatria e bioingegneria; Louis Bouchard, un professore associato di chimica e biochimica; e Paul Weiss, un illustre professore di chimica e biochimica. Bensinger, Bouchard e Weiss sono anche membri dell'UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center.
