La programmazione del sistema immunitario del corpo per attaccare le cellule tumorali ha avuto risultati promettenti per il trattamento dei tumori del sangue come il linfoma e la leucemia. Questa tattica si è dimostrata più impegnativa per i tumori solidi come il cancro al seno o ai polmoni, ma i ricercatori del MIT hanno ora escogitato un nuovo modo per aumentare la risposta immunitaria contro i tumori solidi.

Sviluppando "zaini" di nanoparticelle che contengono farmaci immunostimolanti, e attaccandoli direttamente alle cellule T, gli ingegneri del MIT hanno dimostrato in uno studio sui topi che potrebbero migliorare l'attività di quelle cellule T senza effetti collaterali dannosi. In più della metà degli animali trattati, i tumori sono scomparsi completamente.

"Abbiamo scoperto che potresti migliorare notevolmente l'efficacia della terapia con cellule T con farmaci zaino in spalla che aiutano le cellule T del donatore a sopravvivere e funzionare in modo più efficace. Ancora più importante, l'abbiamo ottenuto senza la tossicità che vedete con l'iniezione sistemica dei farmaci, "dice Darrell Irvine, un professore di ingegneria biologica e di scienza e ingegneria dei materiali, un membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, e l'autore senior dello studio.

Irvine è uno dei co-fondatori di una società chiamata Torque Biotherapeutics che prevede di iniziare le sperimentazioni cliniche di questo approccio questa estate. I principali autori del documento, che appare nel numero del 9 luglio di Biotecnologie naturali , sono l'ex postdoc del MIT Li Tang, che ora è al Politecnico federale (EPFL), e l'ex studente del MIT Yiran Zheng.

Sfruttare il sistema immunitario

Le cellule T sono cellule immunitarie specializzate che vagano per il corpo, identificare e uccidere le cellule infette. I ricercatori sul cancro sono stati a lungo incuriositi dalla possibilità di sfruttare queste cellule immunitarie per distruggere i tumori, attraverso un approccio chiamato terapia cellulare T adottiva. Per realizzare questo, i ricercatori devono essere in grado di creare grandi popolazioni di cellule T in grado di riconoscere e attaccare un tumore.

"L'idea generale è di far crescere un gran numero di cellule T specifiche per il tumore e poi infonderle nei pazienti, "dice Irvine.

I ricercatori hanno sviluppato due modi principali per creare popolazioni di cellule T in grado di attaccare i tumori. Uno è rimuovere le cellule T tumore-specifiche da una biopsia tumorale, farli crescere in un piatto da laboratorio, e poi restituirli al paziente. L'altro è prendere le cellule T circolanti dal sangue del paziente e modificarle geneticamente in modo che colpiscano una proteina che si trova sulla superficie della cellula tumorale, o esporli alle proteine ​​tumorali nella speranza che le cellule T si attivino contro quelle proteine.

Questi metodi hanno mostrato un certo successo contro linfomi e leucemie, ma si è dimostrato difficile generare una forte risposta immunitaria contro i tumori solidi. I ricercatori hanno cercato di aumentare la risposta ai tumori solidi iniettando farmaci immunostimolanti chiamati citochine insieme alle cellule T. Però, questi farmaci hanno effetti collaterali dannosi, compresa l'infiammazione, perché tendono a stimolare qualsiasi cellula T che incontrano. Questo limita la quantità di farmaco che può essere somministrata.

Per superarlo, Irvine e i suoi colleghi hanno lavorato su tecniche per stimolare solo le cellule T specifiche del tumore. Nel 2010, hanno riportato un modo per farlo attaccando minuscole sfere chiamate liposomi alle cellule T mirate al tumore. Questi liposomi trasportano un carico utile di citochine che può essere rilasciato per stimolare solo le cellule T vicine. Però, le particelle potevano trasportare solo una piccola quantità del farmaco, e hanno iniziato a rilasciare il farmaco non appena le cellule T sono state iniettate nel corpo.

Per lo studio Nature Biotechnology, i ricercatori hanno creato un nuovo tipo di nanoparticella che può trasportare 100 volte più del farmaco e non lo rilascia fino a quando le cellule T non incontrano il tumore. Queste particelle sono costituite da un gel costituito da molecole della citochina IL-15 tenute insieme da un reticolante progettato per degradarsi solo quando la cellula T che trasporta le particelle raggiunge il tumore e si attiva. Questa attivazione è segnalata da un cambiamento chimico nella superficie delle cellule T.

"Ciò ci ha permesso di collegare l'attivazione delle cellule T alla velocità di rilascio del farmaco, Irvine dice. "I nanogel si dissolvono preferenzialmente quando le cellule T si trovano nei siti in cui vedono l'antigene tumorale:nel tumore e nei linfonodi drenanti il ​​tumore. Il farmaco viene rilasciato in modo più efficiente nei siti in cui lo si desidera e non in alcuni tessuti sani dove potrebbe causare problemi".

Risposta migliorata

I ricercatori hanno testato questo approccio nei topi le cui cellule T sono state geneticamente modificate per esprimere un recettore delle cellule T che prende di mira una proteina trovata nei tumori del melanoma. In circa il 60% dei topi, la terapia è stata così efficace che i tumori sono scomparsi completamente dopo più trattamenti. I ricercatori hanno anche dimostrato che attaccare le nanoparticelle alle cellule T umane che sono state geneticamente modificate per colpire le cellule di glioblastoma ha permesso loro di uccidere le cellule di glioblastoma in modo molto più efficace.

I ricercatori hanno anche scoperto che con le nanoparticelle, potrebbero dare ai topi otto volte più IL-15 senza effetti collaterali, rispetto all'iniezione del farmaco in tutto il corpo.

Bioterapica Torque, la società che esegue studi clinici per questo trattamento, prevede di testarlo in molti diversi tipi di tumori. Irvine dice che la speranza è che questo approccio possa funzionare per qualsiasi tumore solido o del sangue, finché c'è un bersaglio noto che può essere programmato nelle cellule T. Ora ha in programma di esplorare se farmaci diversi dall'IL-15 potrebbero essere ancora più efficaci nello stimolare le cellule T.