Un comando a distanza potrebbe un giorno mandare le cellule immunitarie su tutte le furie contro un tumore maligno. La capacità di mobilitarsi, dall'esterno del corpo, l'immunoterapia mirata contro il cancro all'interno del corpo ha fatto un passo avanti per diventare realtà.

I bioingegneri del Georgia Institute of Technology hanno installato un interruttore sensibile al calore nelle cellule T che può attivare le cellule T quando il calore accende l'interruttore. Il metodo, testato sui topi e pubblicato in un nuovo studio, è mirato a livello locale e potrebbe un giorno aiutare a trasformare l'immunoterapia in uno strumento di precisione nella lotta contro il cancro.

L'immunoterapia ha fatto notizia con sorprendenti successi di alto profilo come salvare l'ex presidente degli Stati Uniti Jimmy Carter dal cancro al cervello. Ma il trattamento, che attiva il sistema immunitario del corpo contro il cancro e altre malattie, ha anche, Sfortunatamente, dimostrato di essere incostante.

"Nei pazienti in cui le radiazioni e le chemioterapie tradizionali hanno fallito, è qui che le terapie con cellule T hanno brillato, ma la terapia è ancora nuova, " ha detto il ricercatore principale Gabe Kwong. "Questo studio è un passo avanti per renderlo ancora più efficace".

Il cancro è notoriamente astuto, e quando le cellule T strisciano in un tumore, il tumore tende a spegnere le capacità di uccidere il cancro delle cellule T. I ricercatori hanno lavorato per riaccenderli.

Laser, oro, e cellule T

Il telecomando di Kwong ha fatto questo in laboratorio, mentre aumenta anche l'attività delle cellule T.

Nello studio, Il team di Kwong ha testato con successo il suo metodo di controllo remoto attraverso test iniziali su topi con tumori impiantati (i cosiddetti fantasmi tumorali, appositamente progettati per determinati esperimenti). Il telecomando funziona tramite tre componenti di base.

Primo, i ricercatori hanno modificato le cellule T, un tipo di globuli bianchi, includere un interruttore genetico che, quando acceso, ha aumentato l'espressione delle cellule di proteine ​​specifiche di oltre 200 volte. Questa capacità potrebbe essere utilizzata per guidare le attività di lotta contro il cancro delle cellule T.

Le cellule T, con l'interruttore spento, sono stati introdotti nel fantasma del tumore che è stato posto nei topi. Il fantasma del tumore includeva anche nanotubi d'oro, solo decine di atomi di dimensioni. I ricercatori hanno puntato gli impulsi di un laser delicato nella gamma del vicino infrarosso (NIR) dall'esterno del corpo del topo sul punto in cui si trovava il tumore.

Le nanobarre che ricevono le onde luminose le hanno trasformate in utili, calore mite localizzato, consentendo ai ricercatori di riscaldare con precisione il tumore. Il calore elevato ha acceso l'interruttore ingegnerizzato delle cellule T.

Cellule T iperattivate

Questo studio ha affinato il metodo e ha confermato che i suoi componenti funzionavano negli animali viventi. Non era ancora intenzione dello studio curare il cancro, anche se intraprendere questo è il passo successivo, che è già in viaggio.

"Nei prossimi esperimenti, stiamo implementando questo approccio per trattare i tumori aggressivi e stabilire l'efficacia nella lotta contro il cancro, " disse Kwong, che è un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica di Wallace H. Coulter presso la Georgia Tech e la Emory University.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nell'attuale edizione della rivista Biologia sintetica ACS . Il primo autore dello studio è stato l'assistente di ricerca laureato Ian Miller. La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health, la Fondazione Nazionale della Scienza, il Burroughs Wellcome Fund, e la Fondazione Shurl e Kay Curci.

Migliore immunoterapia

I bioingegneri sono stati in grado di fare molto con le cellule T già quando sono fuori dal corpo.

"Proprio adesso, siamo esperti nel prelevare i linfociti T di un paziente, modificando per colpire il cancro, farli crescere fuori dal corpo finché non ce ne sono centinaia di milioni, " disse Kwong. "Ma non appena li iniettiamo di nuovo in un paziente, perdiamo il controllo sull'attività delle cellule T all'interno del corpo."

L'interruttore lo cambia.

Tossicità delle cellule T

Anche avere un interruttore spento è importante. Se le cellule T fossero progettate per essere sempre attive e iperattivate, mentre si muovevano attraverso il corpo, potrebbero danneggiare i tessuti sani.

"Ci sarebbero tossicità fuori bersaglio, quindi vuoi davvero individuare la loro attivazione, " Kwong ha detto. "Il nostro obiettivo a lungo termine per loro è quello di attivare in modo specifico il sito, così le cellule T possono superare l'immunosoppressione da parte del tumore e diventare killer migliori lì".

Quando il telecomando del riscaldamento è spento, così sono le cellule T ingegnerizzate di Kwong, perché le temperature corporee abituali non sono abbastanza alte da attivare il loro interruttore.

Interruttore per shock termico

L'interruttore è un meccanismo di sicurezza naturale nelle cellule umane che si è evoluto per proteggere dagli shock termici e si accende quando la temperatura dei tessuti supera il normale intervallo operativo del corpo, che centra su 37 gradi Celsius (98,6 F). Ma i ricercatori hanno riadattato le cellule T con l'interruttore per farlo attivare altre funzioni, e potrebbe essere usato per iper-attivare le cellule.

I bioingegneri della Georgia Tech hanno scoperto che l'interruttore funzionava in un intervallo da 40 a 42 gradi Celsius (104-107,6 F), abbastanza alto da non reagire alla maggior parte delle febbri alte e abbastanza basso da non danneggiare i tessuti sani né le cellule T ingegnerizzate.

"Quando la temperatura locale viene aumentata a 45 gradi (113 F), ad alcune cellule del nostro corpo non piace, " ha detto Kwong. "Ma se il riscaldamento è controllato con precisione in una finestra da 40 a 42 gradi con brevi impulsi della luce NIR, poi accende l'interruttore delle cellule T, e le cellule del corpo sono ancora molto confortevoli."

Immuno-obiettivi e sogni

I ricercatori vogliono combinare l'interruttore con alcune armi aggiuntive per combattere il cancro che prevedono di ingegnerizzare nelle cellule T.

Per esempio, le molecole secrete chiamate citochine possono aumentare la capacità delle cellule immunitarie di uccidere il cancro, ma citochine, Sfortunatamente, può anche essere tossico. "Il nostro obiettivo a lungo termine è progettare le cellule T per produrre e rilasciare potenti stimolanti del sistema immunitario come le citochine a comando localmente e con parsimonia, "Ha detto Kwong.

In altri studi, È stato dimostrato che nanotubi d'oro riscaldati delicatamente uccidono i tumori o ostacolano le metastasi. Ma i trattamenti con cellule T potrebbero essere ancora più approfonditi e, Inoltre, auspicabilmente, un giorno dare ai pazienti trattati con loro una risposta immunitaria della memoria di lunga durata a qualsiasi ricorrenza del loro cancro.