‘Smart’, células imunes ativadas por ultrassom podem em breve fornecer destruição de tumor duradoura

Imagine uma célula imunológica super carregada que possa lançar um ataque focado em tumores sólidos teimosos-um lutador inteligente que destrói as células cancerígenas por dias sem cansários. Os engenheiros biomédicos da USC tornaram esse conceito uma realidade, criando o que eles nomearam o “Echoback Car Cell”, que em breve poderá ser um mudança no campo da imunoterapia contra o câncer.

O trabalho, publicado em Célulaé uma nova abordagem inovadora que pode superar grandes obstáculos no tratamento de tumores que geralmente não são candidatos à imunoterapia, mantendo o tecido saudável seguro.

A terapia de células T do antígeno quimérico (CAR) é um campo promissor de tratamento do câncer que mostrou grande sucesso no tratamento de câncer de sangue, como leucemia. É uma terapia altamente personalizada na qual as células T de combate ao câncer são extraídas diretamente do sangue de um paciente e recebem modificações genéticas para aumentar sua capacidade de atingir e matar células cancerígenas.

O Departamento de Engenharia Biomédica da USC Alfred E. Mann realiza pesquisas pioneiras no campo, sob a liderança de Peter Yingxiao Wang, o Dwight C. e o Hildagarde E. Baum Chair em engenharia biomédica.

A mais recente descoberta do Wang Lab demonstra que essas poderosas novas células T de carros de echoback podem atacar células tumorais por cinco vezes mais que as células T comuns, em tecnologia pronta para aplicações médicas. As células podem ser controladas remotamente para atingir tumores usando o ultrassom focado, potencialmente tornando os tratamentos mais seguros ainda mais eficazes.

O principal autor Longwei Liu, professor assistente da USC Viterbi School of Engineering, disse que, embora as células T de carros controláveis ​​por ultrassom de primeira geração demonstrassem uma segurança significativamente aumentada em comparação com a terapia padrão, eles geralmente atacam apenas células cancerígenas por até 24 horas antes de expirar. Por outro lado, as células T do carro Echoback da equipe funcionam sendo ativadas por ultrassom na localização do tumor. A partir daí, as células T do carro continuam a buscar e destruir células cancerígenas por pelo menos cinco dias sem cansar.

“Você pode imaginar que, quando os pacientes vêm ao hospital usando as células de primeira geração, o paciente pode precisar chegar todos os dias para tratamento. Mas usando a nova geração, o tratamento agora requer muito menos visitas, como uma vez a cada duas semanas ou menos frequentemente”, disse Liu.

“É definitivamente um avanço”, acrescentou Wang. “Isso tornará todo o carro controlável por ultrassom praticamente útil para aplicações médicas reais”.

A tecnologia de ultrassom focada do Wang Lab funciona como um “Switch” para as células T do carro, que foram projetadas para responder a um pulso de ultrassom de 10 minutos de 10 minutos. Isso então desencadeia as células a detectar células cancerígenas em seus arredores.

“Eles também têm essa função duradoura após a estimulação transitória curta por ultrassom e, portanto, podem fazer um trabalho muito melhor ao matar o tumor na região local. Então isso é definitivamente um marco e um avanço no campo. Para realmente, você sabe, migrar do design conceitual para um sistema de aplicação prático real”, disse Wang.

A equipe nomeou as células “Echoback-Car” devido a mecanismos únicos que ecoam a estimulação do ultrassom que as ativa. As células têm uma função de feedback de chamada e resposta exclusiva (a “volta” em Echoback), permitindo que reajam às células tumorais, que desencadeiam as células T do carro a ativar e atacar.

“Sempre que houver uma célula tumoral próxima, a célula tumoral envia um sinal para a célula T do carro, que produzirá mais moléculas de matança para matar essas células tumorais”, disse Liu. “É também por isso que é seguro, porque quando essas células T do carro migram para fora do tumor, as moléculas de carro se degradam gradualmente, para que não matem o tecido normal. Nós os projetamos para serem células T de carros inteligentes”.

Os resultados

A equipe de pesquisa conduziu experimentos baseados em laboratório em modelos de camundongos para testar as células T do novo carro em uma seleção de células tumorais, incluindo câncer de próstata e glioblastoma.

“Podemos ver claramente que o carro controlável por ultrassom mais duas rodadas de estimulação por ultrassom superaram as células T padrão do carro”, disse Liu. “Além disso, quando continuamos desafiando nossas células T do carro com células tumorais, o carro padrão já estava esgotado e em um estado disfuncional, mas nosso carro controlável por ultrassom tem melhor função, menos exaustão e mais aprimoramento”.

USC Viterbi Ph.D. Os alunos, Peixiang He e Yuxuan Wang contribuíram significativamente para o projeto. A equipe de pesquisa trabalhou em estreita colaboração com colegas do Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade de Yale e na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, no sequenciamento único de células para o estudo. Zohrab da USC A. Kaprielian Survey in Engineering Qifa Zhou também forneceu informações sobre a tecnologia de ultrassom usada para o desenvolvimento das células.

Esta pesquisa abre as portas para tratamentos contra o câncer mais poderosos, precisos e favoráveis ​​ao paciente. Liu disse que as células Echoback Car-T não são apenas uma idéia-elas são um passo real em direção ao futuro da imunoterapia segura e eficiente, oferecendo nova esperança a pacientes com tumores difíceis de tratar. A equipe agora espera que essa nova tecnologia possa ser uma ferramenta modular que possa ser adaptada com sucesso a outros tipos de tumores sólidos para imunoterapia, como câncer de mama e retinoblastoma.

“A parte mais emocionante é que as células T do carro são inteligentes. Eles podem ouvir o ultrassom e sentir as células tumorais. Esses tipos de células T do carro nunca foram desenvolvidas anteriormente, e estamos ansiosos por seus benefícios para os pacientes no futuro”, disse Liu.