Los científicos de Johns Hopkins informan que han diseñado y probado con éxito un paquete experimental, súper pequeño, capaz de entregar señales moleculares que etiquetan las células cancerosas humanas implantadas en ratones y las hacen visibles para la destrucción por el sistema inmunológico de los animales. El nuevo método fue desarrollado, dicen los investigadores, para entregar un dispositivo de "desbloqueo" del sistema inmune directamente a las células cancerosas.
Las terapias inmunes convencionales generalmente se centran en manipular las células del sistema inmunitario de los pacientes para aumentar sus propiedades para matar el cáncer o inyectarse medicamentos que hacen lo mismo pero que a menudo tienen efectos secundarios tóxicos.
Los resultados de los experimentos de prueba de concepto se publicaron en línea el 7 de febrero en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Una característica distintiva de la biología del cáncer es la capacidad de una célula tumoral para ocultarse esencialmente de las células del sistema inmunitario cuyo trabajo es identificar y destruir las células cancerosas. Las inmunoterapias celulares actuales, especialmente CAR-T, requieren que los científicos alteren químicamente y mejoren la propia cosecha del pacienteLas células T del sistema inmunitario, un proceso costoso y que lleva mucho tiempo, dicen los investigadores.Otras armas en el arsenal de inmunoterapias son las drogas, incluidos los llamados inhibidores de punto de control, que tienen efectos amplios y a menudo conducen a un sistema inmunitario no deseado asociadoefectos secundarios, incluido daño al tejido normal.
Por el contrario, el equipo de Johns Hopkins buscó una terapia del sistema inmunitario que puede funcionar como un medicamento, pero que también diseña individualmente un tumor y su entorno para atraer las células del sistema inmunitario, dice Jordan Green, Ph.D.
Green es el director del laboratorio de biomateriales y administración de medicamentos y profesor de ingeniería biomédica en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Y nuestro proceso ocurre completamente dentro del cuerpo", dice Green, "que no requiere manipulación externa de un pacientecélulas."
Para desarrollar el nuevo sistema, Green y su equipo, incluido Stephany Tzeng, Ph.D., investigador asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica de Johns Hopkins, aprovecharon la tendencia de una célula cancerosa a internalizar moléculas de su entorno ".Las células cancerosas pueden ser más fáciles de manipular genéticamente directamente porque su ADN se ha vuelto loco, se dividen rápidamente y no tienen los controles y equilibrios típicos de las células normales ", dice Green.
El equipo creó una nanopartícula a base de polímero, un pequeño estuche que se desliza dentro de las células. Guiaron las nanopartículas a las células cancerosas al inyectarlas directamente en los tumores de los animales.
"El método de nanopartículas que desarrollamos es ampliamente aplicable a muchos tumores sólidos a pesar de su variabilidad a nivel individual y tipo de tumor", dice Green, también miembro del Centro de Cáncer Johns Hopkins Kimmel.
Una vez dentro de la célula, la nanopartícula soluble en agua se degrada lentamente durante un día. Contiene un anillo de ADN, llamado plásmido, que no se integra en el genoma y finalmente se degrada a medida que la célula cancerosa se divide, pero permanece activalo suficiente como para alterar la producción de proteínas en la célula.
El material genómico adicional del plásmido hace que las células tumorales produzcan proteínas superficiales llamadas 4-1BBL, que funcionan como banderas rojas para decir: "Soy una célula cancerosa, activar defensas". El plásmido también obliga a las células cancerosas a secretarsustancias químicas llamadas interleucinas en el espacio alrededor de las células. Las etiquetas 4-1BBL y las interleucinas son como imanes para las células del sistema inmunitario, y buscan matar las células cancerosas de aspecto extraño.
"Básicamente, estamos obligando al tumor a abrirse e indicar a las células inmunes que lo eliminen", dice Tzeng.
En sus experimentos con animales, Tzeng y el equipo de Johns Hopkins inyectaron las nanopartículas cargadas en tumores creados al implantar ratones con melanoma humano o células de cáncer de colon.
Un grupo de control de ratones implantados con células de melanoma recibió sistémicamente un medicamento de inmunoterapia conocido como anticuerpo anti-PD-1. Todos esos ratones murieron rápidamente, dentro de 2.5 a tres semanas, debido al crecimiento del tumor.
Luego, el equipo de investigación inyectó a otros grupos de ratones, que también fueron inyectados con las células cancerosas, con nanopartículas que contenían solo una o ambas señales de "liberación", las etiquetas e interleucinas 4-1BBL codificadas genéticamente.Cuando se implantaron melanomas, las nanopartículas que combinaban las dos señales tenían un efecto más fuerte que cualquiera de las señales solas. La supervivencia media o media de los ratones con el paquete de señales combinadas fue de 40 días, y aproximadamente el 20% de ellos sobrevivieron hasta el final del período.Período de estudio de 60 días.
Los investigadores también vieron que algunos de los ratones en el grupo de melanoma tratado desarrollaron vitiligo, una condición en la cual las células de la piel pierden su pigmento. También ocurre en humanos, incluso en personas que reciben inmunoterapia para el melanoma ". En general, se cree que el vitiligo enLos pacientes con melanoma son una señal de que el tratamiento de inmunoterapia está funcionando, y la inmunoterapia se está extendiendo a otras partes del cuerpo donde residen otros melanocitos ", dice Tzeng.
El tumor se redujo en todos los ratones con tumores de colon implantados que recibieron las nanopartículas con ambas señales, y sobrevivieron durante todo el período de estudio de 60 días. Cuando los investigadores reinyectaron células de cáncer de colon humano en los lados de ratones opuestos altumores originales, a diferencia de los controles de la misma edad, las células cancerosas recientemente implantadas no lograron formar un tumor, lo que sugiere un efecto duradero del sistema inmunitario reforzado.
"La esperanza es que, eventualmente, podamos desarrollar nanopartículas que contengan instrucciones para una variedad de señales relacionadas con el sistema inmune", dice Green, quien advirtió que el uso del sistema de nanopartículas seguirá siendo experimental en los próximos años ". Estamos desarrollandoeste sistema como una terapia 'estándar' que puede inducir una respuesta antitumoral sistémica personalizada sin necesidad de conocer de antemano la composición genética específica del tumor "
La financiación de la investigación fue proporcionada por el Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de Salud R01CA228133 y el Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería P41EB028239.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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