Il cancro rimane la seconda causa di morte negli Stati Uniti. Quest'anno, si stima che verranno diagnosticati 1,7 milioni di nuovi casi, con quasi 610, 000 persone dovrebbero morire a causa della malattia, secondo il National Cancer Institute.

Fortunatamente, diversi recenti trattamenti contro il cancro mostrano notevoli promesse. Tra questi c'è la terapia con cellule T del recettore dell'antigene chimerico (CAR), che l'American Society of Clinical Oncology ha recentemente nominato "2018 Advance of the Year". Tre ricercatori della USC Viterbi School of Engineering:l'assistente professore Stacey Finley, Il professor Pin Wang e l'assistente professore Nick Graham hanno appena pubblicato un articolo in Giornale Biofisico che fa luce su come funziona questo nuovo trattamento, informazioni che un giorno potrebbero portare a migliori terapie contro il cancro con minori effetti collaterali.

"Stiamo cercando di scavare nei meccanismi molecolari, " ha detto Graham, un assistente professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali. "Capendo come funzionano le cellule T CAR, potremmo provare a progettarne di migliori."

Quando il sistema immunitario funziona normalmente, le cellule immunitarie si muovono intorno al corpo e cercano agenti patogeni che non gli appartengono e li uccidono. Però, le cellule tumorali possono mascherarsi, rendendo più difficile per le cellule buone, come le cellule T, per ucciderli.

Con la terapia cellulare CAR T, le cellule T di una persona vengono rimosse, geneticamente modificati con proteine, e poi iniettato di nuovo nel paziente. Le cellule T CAR risultanti sono molto più efficaci nel combattere le cellule tumorali. Questo perché queste cellule CAR T modificate hanno un recettore proteico ingegnerizzato, la macchina, che possono legarsi alle cellule cancerose. Quando ciò si verifica, un segnale dal CAR dice alla cellula T di iniziare a distruggere il cancro secernendo le sostanze chimiche perforina e granzima.

Terapie con cellule CAR T

All'inizio di quest'anno, la Food and Drug Administration degli Stati Uniti ha approvato la prima terapia con cellule T CAR per il trattamento di alcune persone con leucemia avanzata e una forma di linfoma, entrambi i tumori del sangue. I primi risultati hanno mostrato grandi promesse. Però, nei primi test, le terapie cellulari CAR-T si sono finora dimostrate molto meno efficaci contro il seno, polmone, prostata e altri tumori solidi. Inoltre, alcune persone sottoposte a terapia con cellule CAR T hanno avuto effetti collaterali significativi; alcuni sono anche morti.

Il trio di ricercatori dell'USC spera che il loro lavoro migliorerà notevolmente le terapie con cellule T CAR, scoprendo il complicato processo attraverso il quale le CAR attivano le cellule che combattono il cancro. Nello specifico, stanno esaminando un processo chiamato fosforilazione, che è una reazione chimica che si verifica quando il recettore CAR urta contro una cellula cancerosa e invia un segnale alla cellula T per attaccare le cellule cattive.

"Penso che la cosa più eccitante sia che stiamo davvero aggiungendo al campo la comprensione di quali siti sulla CAR stanno diventando fosforilati, quanto velocemente ciò accade e la quantità di fosforilazione di ciascun sito, " disse Finley, la Gordon S. Marshall Early Career Chair e assistente professore di ingegneria biomedica, ingegneria chimica e scienze dei materiali e scienze biologiche.

Attraverso la loro ricerca, Finley, Wang e Graham hanno scoperto quando e quanta fosforilazione si verifica nei sei siti della CAR, quale, in un'analogia imperfetta, potrebbe essere immaginato come "hub di attracco, " nelle parole di Graham.

Inoltre, hanno scoperto che non esiste un "custode", il che significa che nessun singolo sito CAR deve essere fosforilato prima degli altri. Fino ad ora, gli studiosi avevano solo un'idea generale del processo di fosforilazione, rendendo difficile la bioingegneria delle cellule T CAR che potrebbero combattere con successo contro il seno complesso e complicato, tumori polmonari e altri tumori solidi.

Migliori auto per combattere il cancro

Andando avanti, Finley, Wang e Graham sperano di sfruttare le loro scoperte per progettare auto antitumorali più efficaci con meno effetti collaterali. Ciò potrebbe significare che la fosforilazione avvenga più rapidamente e più intensamente in alcuni siti CAR, a seconda della complessità delle cellule tumorali mirate. In alternativa, i ricercatori dell'USC potrebbero progettare i CAR per fosforilare meno, impedendo così alle cellule T che combattono il cancro e ad altre cellule di diventare troppo aggressive e uccidere le cellule sane, un problema che è sorto con i primi trattamenti contro il cancro delle cellule CAR T.

Già, Finley ha costruito modelli quantitativi che sono molto promettenti.

"Una volta che avremo questi strumenti e modelli quantitativi, dovremmo essere in grado di applicarli a una varietà di diversi modelli di autovetture, " disse Finley, il cui gruppo di ricerca ha competenze in modelli matematici. "Forse potresti usare un modello, prima di fare un esperimento, per vedere se questo nuovo design avrebbe funzionato. Invece di dover fare tanti noiosi esperimenti in laboratorio, potresti costruire un modello matematico predittivo per vagliare il miglior design."

Aggiunto Wang, lo Zohrab A. Kaprielian Fellow in Ingegneria e professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali, e ingegneria biomedica:"Se vuoi rendere le cellule T più potenti, la domanda è come progettare al meglio l'AUTOMOBILE. Questo è l'obiettivo della nostra ricerca, Penso."