Las nuevas inmunoterapias contra el cáncer implican extraer las células T de un paciente y manipularlas genéticamente para que reconozcan y ataquen los tumores. Esta técnica es un verdadero avance médico, con un número creciente de pacientes con leucemia y linfoma que experimentan remisiones completas desde que la terapia con CAR T fue aprobada por la FDA en 2017.

Este tipo de terapia no está exento de desafíos, sin embargo. La ingeniería de las células T de un paciente es laboriosa y cara. Y cuando tiene éxito, las alteraciones del sistema inmunológico hacen que los pacientes se sientan muy enfermos durante un breve período de tiempo, con síntomas que incluyen fiebre, náuseas y efectos neurológicos.

Ahora, Los investigadores de la Universidad de Pensilvania han demostrado una nueva técnica de ingeniería que, porque es menos tóxico para las células T, podría habilitar un mecanismo diferente para alterar la forma en que reconocen el cáncer.

Los cursos de tratamiento con células T que utilizan este mecanismo podrían tener menos efectos secundarios para los pacientes.

La nueva técnica de ingeniería de los investigadores implica transportar ARN mensajero (ARNm) a través de la membrana de la célula T a través de una nanopartícula a base de lípidos. en lugar de utilizar un virus VIH modificado para reescribir el ADN de la célula. Sería preferible utilizar el primer enfoque, ya que solo confiere un cambio temporal al sistema inmunológico del paciente, pero el método estándar actual para hacer pasar el ARNm a través de la membrana celular puede ser demasiado tóxico para usarlo en el número limitado de células T que se pueden extraer de un paciente.

Los investigadores demostraron su técnica en un estudio publicado en la revista Nano letras . Fue dirigido por Michael Mitchell, Skirkanich, profesor adjunto de innovación en el Departamento de Bioingeniería de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn, y Margaret Billingsley, un estudiante de posgrado en su laboratorio.

Colaboraron con uno de los pioneros de la terapia CAR T:Carl June, el Profesor Richard W. Vague en Inmunoterapia y director del Centro de Inmunoterapias Celulares en el Centro de Cáncer Abramson y el director del Instituto Parker de Inmunoterapia del Cáncer en la Facultad de Medicina Perelman de Penn.

La terapia CAR T implica modificar las células T del propio paciente para que expresen receptores de antígenos quiméricos, el "CAR" de "CAR T, "en sus superficies. Estos receptores permiten que las células T reconozcan a las células cancerosas como invasores extraños y las eliminen del cuerpo. Las técnicas de ingeniería actuales implican la eliminación de varias células T de un paciente, reescribiendo su ADN con un virus para que expresen estos CAR, luego inyectarlos de nuevo en el paciente.

"Este método de ingeniería viral produce células T con expresión CAR permanente, pero eso conduce a efectos adversos graves, como las células CAR T permanecen activas en el paciente incluso después de erradicar las células cancerosas, "dice Billingsley." Usando ARNm para generar células CAR T, sin embargo, crea células T con expresión de CAR transitoria. Esto podría permitir a los médicos administrar terapias con células CAR T en dosis dirigidas a las células cancerosas sin dañar tantas células sanas en el proceso. mitigando así los efectos secundarios ".

Este enfoque aún no ha ganado tracción clínica, ya que los métodos para introducir ARNm en las células T aún son limitados. El estándar actual, electroporación, que consiste en perforar la membrana celular con un pulso eléctrico, no es una opción atractiva, ya que el proceso altamente invasivo tiene un alto riesgo de matar la célula T o afectar su funcionalidad. Incluso cuando está optimizado, La electroporación a menudo da como resultado la muerte celular en el 50 por ciento de las células durante el proceso de fabricación de las mismas.

Dado el costo, dificultad y riesgos asociados con la adquisición de estas células de un paciente con CAR T, Se necesita un método mucho menos tóxico de introducir ARNm antes de que esta técnica sea una alternativa viable al enfoque de edición de ADN.

Mitchell, Así, Billingsley y sus colegas se propusieron encontrar una plataforma de entrega adecuada para hacer pasar el ARNm a través de la membrana de las células T en cantidades suficientes para que se traduzcan en las proteínas receptoras deseadas.

Sin embargo, ya que las células T no absorben fácilmente material de su entorno, encontrar la nanopartícula adecuada para esta aplicación fue un desafío. Más lejos, Sería crucial que la plataforma incluyera una administración altamente eficiente y una citotoxicidad baja, una combinación poco común.

"Al administrar ARNm terapéutico en las células, siempre necesitas equilibrar la potencia con los efectos secundarios tóxicos, ", Dice Mitchell." Nuestro laboratorio diseña nanopartículas de lípidos ionizables que pueden atravesar las membranas celulares de forma segura, pero libera ARNm terapéutico específicamente cuando necesita ser liberado. Vemos esto como un gran beneficio, como el estándar clínico actual, electroporación, mata una gran parte de las células T del paciente ".

"Es más, " él dice, "Nos imaginamos como una plataforma tecnológica para la entrega de células T, como podemos hacer ARNm para diferentes CAR terapéuticos, u otros receptores terapéuticos, muy rápidamente simplemente alterando la secuencia de ARNm, y por lo tanto tiene una variedad de aplicaciones terapéuticas ".

Con experimentos in vitro, Los investigadores demostraron que sus nanopartículas generaban células CAR T que eran tan efectivas para matar las células cancerosas como las células CAR T modificadas viralmente que se utilizan actualmente en la clínica. Los próximos pasos incluirán estudios in vivo sobre los impactos de este sistema de administración, examinar los efectos de la expresión transitoria de CAR sobre la eficacia terapéutica y los efectos secundarios.

"Dada la creciente caja de herramientas de la terapéutica de ARN, La entrega de nanopartículas de ARN tiene amplias aplicaciones para la ingeniería de células T, incluida la edición genética del ADN de las células T y la modulación de la expresión de proteínas. "dice June.