In uno studio di prova di principio sui topi, gli scienziati della Johns Hopkins Medicine riportano la creazione di un gel specializzato che agisce come un linfonodo per attivare e moltiplicare con successo le cellule T del sistema immunitario che combattono il cancro. Il lavoro avvicina gli scienziati, dicono, all'iniezione di tali linfonodi artificiali nelle persone e all'attivazione di cellule T per combattere le malattie.

Negli ultimi anni, un'ondata di scoperte ha avanzato nuove tecniche per utilizzare le cellule T, un tipo di globuli bianchi, nel trattamento del cancro. Per avere successo, le cellule devono essere innescate, o insegnato, per individuare e reagire ai flag molecolari che punteggiano le superfici delle cellule tumorali. Il compito di educare le cellule T in questo modo avviene tipicamente nei linfonodi, piccolo, ghiandole a forma di fagiolo presenti in tutto il corpo che ospitano le cellule T. Ma nei pazienti con cancro e disturbi del sistema immunitario, che il processo di apprendimento è difettoso, o non succede.

Per rimediare a tali difetti, L'attuale terapia di richiamo delle cellule T richiede ai medici di rimuovere le cellule T dal sangue di un paziente affetto da cancro e di iniettare nuovamente le cellule nel paziente dopo l'ingegneria genetica o l'attivazione delle cellule in un laboratorio in modo da riconoscere i flag molecolari legati al cancro.

Uno di questi trattamenti, chiamata terapia CAR-T, è costoso e disponibile solo presso centri specializzati con laboratori in grado di svolgere il complicato compito di ingegnerizzare le cellule T. Inoltre, generalmente sono necessarie dalle sei alle otto settimane per coltivare i linfociti T in laboratorio e, una volta reintrodotto nel corpo, le cellule non durano a lungo nel corpo del paziente, quindi gli effetti del trattamento possono essere di breve durata.

Il nuovo lavoro, riportato il 10 aprile sulla rivista Materiale avanzato , è un'offerta degli scienziati della Johns Hopkins per trovare un modo più efficiente di ingegnerizzare le cellule T.

"Crediamo che l'ambiente di una cellula T sia molto importante. La biologia non si verifica sui piatti di plastica; accade nei tessuti, "dice John Hickey, un dottorato di ricerca candidato in ingegneria biomedica presso la Johns Hopkins University School of Medicine e primo autore del rapporto di studio.

Per rendere l'ambiente delle cellule T ingegnerizzate più biologicamente realistico, Hickey—lavorando con i suoi mentori Hai-Quan Mao, dottorato di ricerca, direttore associato del Johns Hopkins Institute for NanoBioTechnology e Jonathan Schneck, M.D., dottorato di ricerca, professore di patologia, medicina e oncologia presso la Johns Hopkins University School of Medicine, ho provato a usare un polimero gelatinoso, o idrogel, come piattaforma per le cellule T. Sull'idrogel, gli scienziati hanno aggiunto due tipi di segnali che stimolano e "insegnano" alle cellule T a concentrarsi su bersagli estranei da distruggere.

Nei loro esperimenti, Le cellule T attivate sugli idrogel hanno prodotto il 50% in più di molecole chiamate citochine, un indicatore di attivazione, rispetto alle cellule T conservate su piatti di coltura in plastica.

Poiché gli idrogel possono essere realizzati su ordinazione, gli scienziati della Johns Hopkins hanno creato e testato una gamma di idrogel, dalla sensazione molto morbida di una singola cellula alla qualità più rigida di un linfonodo pieno di cellule.

"Una delle scoperte sorprendenti è stata che le cellule T preferiscono un ambiente molto morbido, simili alle interazioni con le singole cellule, al contrario di un tessuto densamente imballato, "dice Schneck.

Più dell'80% delle cellule T sulla superficie morbida si sono moltiplicate, rispetto a nessuna delle cellule T sul tipo più solido di idrogel.

Quando il team della Johns Hopkins ha messo le cellule T su un idrogel morbido, hanno scoperto che le cellule T si moltiplicavano da poche cellule a circa 150, 000 cellule, molte da utilizzare per la terapia del cancro, entro sette giorni. Al contrario, quando gli scienziati hanno usato altri metodi convenzionali per stimolare ed espandere le cellule T, sono stati in grado di coltivare solo 20, 000 cellule entro sette giorni.

Nella prossima serie di esperimenti, gli scienziati hanno iniettato le cellule T ingegnerizzate negli idrogel morbidi o nei piatti di coltura in plastica nei topi a cui era stato impiantato il melanoma, una forma letale di cancro della pelle. I tumori nei topi con cellule T coltivate su idrogel sono rimasti stabili nelle dimensioni, e alcuni dei topi sono sopravvissuti oltre i 40 giorni. Al contrario, i tumori sono cresciuti nella maggior parte dei topi iniettati con cellule T coltivate in piatti di plastica, e nessuno di questi topi ha vissuto oltre i 30 giorni.

"Mentre perfezioniamo l'idrogel e replichiamo la caratteristica essenziale dell'ambiente naturale, compresi i fattori di crescita chimici che attraggono le cellule T che combattono il cancro e altri segnali, alla fine saremo in grado di progettare linfonodi artificiali per la terapia basata sull'immunologia rigenerativa, "dice Schneck, un membro del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center.

Gli scienziati hanno depositato i brevetti relativi alla tecnologia dell'idrogel descritta nel loro rapporto.