El cáncer sigue siendo la segunda causa principal de muerte en los Estados Unidos. Este año, Se estima que se diagnosticarán 1,7 millones de nuevos casos. con casi 610, 000 personas se espera que mueran a causa de la enfermedad, según el Instituto Nacional del Cáncer.

Afortunadamente, varios tratamientos recientes contra el cáncer son bastante prometedores. Entre ellos se encuentra la terapia de células T con receptor de antígeno quimérico (CAR), que la Sociedad Estadounidense de Oncología Clínica nombró recientemente el "Avance del año 2018". Tres investigadores de la Facultad de Ingeniería de la USC Viterbi:la profesora asistente Stacey Finley, El profesor Pin Wang y el profesor asistente Nick Graham, acaban de publicar un artículo en Revista biofísica que arroja luz sobre cómo funciona este nuevo tratamiento, información que algún día podría resultar en mejores terapias contra el cáncer con menos efectos secundarios.

"Estamos tratando de profundizar en los mecanismos moleculares, "dijo Graham, profesor asistente de ingeniería química y ciencia de los materiales. "Al comprender cómo funcionan las células CAR T, podríamos intentar diseñar mejores ".

Cuando el sistema inmunológico funciona normalmente, las células inmunes se mueven por el cuerpo y buscan patógenos que no pertenecen y los matan. Sin embargo, las células cancerosas pueden enmascararse, haciéndolo más difícil para las células buenas, como las células T, para matarlos.

Con la terapia de células CAR T, se extraen las células T de una persona, manipulado genéticamente con proteínas, y luego se inyecta de nuevo en el paciente. Las células CAR T resultantes son mucho mejores para combatir las células cancerosas. Eso es porque estas células CAR T modificadas tienen un receptor de proteína diseñado, el coche, que puede unirse a las células cancerosas. Cuando esto ocurre, una señal del CAR le dice a la célula T que comience a destruir el cáncer secretando las sustancias químicas perforina y granzima.

Terapias de células T con CAR

A principios de este año, la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. aprobó la primera terapia con células T con CAR para el tratamiento de algunas personas con leucemia avanzada y una forma de linfoma, ambos cánceres de sangre. Los primeros resultados han demostrado ser muy prometedores. Sin embargo, en las primeras pruebas, las terapias con células CAR-T hasta ahora han demostrado ser mucho menos efectivas contra la mama, pulmón, cánceres de próstata y otros tumores sólidos. Adicionalmente, algunas personas que se someten a terapia con células CAR T han experimentado efectos secundarios importantes; algunos incluso han muerto.

El trío de investigadores de la USC espera que su trabajo mejore en gran medida las terapias de células T con CAR al descubrir el complicado proceso mediante el cual los CAR activan las células que combaten el cáncer. Específicamente, están examinando un proceso llamado fosforilación, que es una reacción química que ocurre cuando el receptor CAR choca contra una célula cancerosa y envía una señal a la célula T para que ataque a las células malas.

"Creo que lo más emocionante es que realmente estamos agregando al campo una comprensión de qué sitios en el CAR se están fosforilando, qué tan rápido sucede eso y la cantidad de fosforilación de cada sitio, "dijo Finley, el presidente Gordon S. Marshall Early Career y profesor asistente de ingeniería biomédica, ingeniería química y ciencia de los materiales y ciencias biológicas.

A través de su investigación, Finley, Wang y Graham han aprendido cuándo y cuánta fosforilación ocurre en los seis sitios del CAR, cuales, en una analogía imperfecta, podría imaginarse como "concentradores de acoplamiento, "en palabras de Graham.

Adicionalmente, han descubierto que no existe ningún "portero", lo que significa que ningún sitio CAR debe fosforilarse antes que los demás. Hasta ahora, los eruditos solo tenían una idea general sobre el proceso de fosforilación, lo que dificulta la bioingeniería de las células CAR T que podrían luchar con éxito contra la mama compleja y complicada, cáncer de pulmón y otros cánceres de tumores sólidos.

Mejores coches que combaten el cáncer

Avanzando, Finley, Wang y Graham esperan aprovechar sus hallazgos para diseñar CAR más efectivos para combatir el cáncer con menos efectos secundarios. Esto podría significar que la fosforilación se lleve a cabo de manera más rápida e intensa en ciertos sitios CAR, dependiendo de la complejidad de las células cancerosas diana. Alternativamente, los investigadores de la USC podrían diseñar CAR para fosforilar menos, evitando así que las células T que luchan contra el cáncer y otras células se vuelvan demasiado agresivas y maten las células sanas, un problema que ha surgido con los primeros tratamientos del cáncer de células T con CAR.

Ya, Finley ha construido modelos cuantitativos que son muy prometedores.

"Una vez que tengamos estas herramientas y modelos cuantitativos, deberíamos poder aplicarlos a una variedad de diseños diferentes de CAR, "dijo Finley, cuyo grupo de investigación tiene experiencia en modelos matemáticos. "Quizás podrías usar un modelo, antes de hacer un experimento, para ver si este nuevo diseño funcionaría. En lugar de tener que hacer tantos experimentos tediosos en el laboratorio, podría construir un modelo matemático predictivo para filtrar el mejor diseño ".

Wang agregó, el Zohrab A. Kaprielian Fellow en Ingeniería y profesor de ingeniería química y ciencia de los materiales, e ingeniería biomédica:"Si desea que las células T sean más potentes, la pregunta es cuál es la mejor manera de diseñar el CAR. Ese es el objetivo de nuestra investigación, Creo."