Un estudio pionero dirigido por investigadores médicos y de ingeniería de la Universidad de Minnesota Twin Cities muestra cómo las células inmunitarias diseñadas que se utilizan en nuevas terapias contra el cáncer pueden superar las barreras físicas para permitir que el propio sistema inmunológico del paciente combata los tumores. La investigación podría mejorar las terapias contra el cáncer enel futuro de millones de personas en todo el mundo.
La investigación se publica en Comunicaciones de la naturaleza , una revista científica de acceso abierto revisada por pares publicada por Nature Research.
En lugar de utilizar productos químicos o radiación, la inmunoterapia es un tipo de tratamiento contra el cáncer que ayuda al sistema inmunológico del paciente a combatir el cáncer. Las células T son un tipo de glóbulos blancos que son de importancia clave para el sistema inmunológico. Las células T citotóxicas son como soldadosque buscan y destruyen las células invasoras objetivo.
Si bien ha habido éxito en el uso de inmunoterapia para algunos tipos de cáncer en la sangre o en los órganos productores de sangre, el trabajo de una célula T es mucho más difícil en los tumores sólidos.
"El tumor es como una carrera de obstáculos, y la célula T tiene que correr el desafío para llegar a las células cancerosas", dijo Paolo Provenzano, autor principal del estudio y profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Minnesota.Facultad de Ciencias e Ingeniería. "Estas células T ingresan a los tumores, pero simplemente no pueden moverse bien y no pueden ir a donde deben ir antes de que se queden sin gasolina y se agoten".
En este estudio único en su tipo, los investigadores están trabajando para diseñar las células T y desarrollar criterios de diseño de ingeniería para optimizar mecánicamente las células o hacerlas más "aptas" para superar las barreras. Si estas células inmunes pueden reconocery llegar a las células cancerosas, luego pueden destruir el tumor.
En una masa fibrosa de un tumor, la rigidez del tumor hace que las células inmunitarias se reduzcan aproximadamente al doble, casi como si estuvieran corriendo en arenas movedizas.
"Este estudio es nuestra primera publicación en la que identificamos algunos elementos estructurales y de señalización en los que podemos sintonizar estas células T para hacerlas más eficaces en la lucha contra el cáncer", dijo Provenzano, investigador del Masonic Cancer Center de la Universidad de Minnesota.La 'carrera de obstáculos' dentro de un tumor es ligeramente diferente, pero hay algunas similitudes. Después de diseñar estas células inmunes, descubrimos que se movían a través del tumor casi dos veces más rápido sin importar los obstáculos que se encontraran en su camino ".
Para diseñar células T citotóxicas, los autores utilizaron tecnologías avanzadas de edición de genes también llamadas edición del genoma para cambiar el ADN de las células T para que puedan superar mejor las barreras del tumor. El objetivo final es ralentizar las células cancerosasy acelerar las células inmunes diseñadas. Los investigadores están trabajando para crear células que sean buenas para superar diferentes tipos de barreras. Cuando estas células se mezclan, el objetivo es que los grupos de células inmunes superen todos los diferentes tipos de barreras para alcanzarlas células cancerosas.
Provenzano dijo que los próximos pasos son continuar estudiando las propiedades mecánicas de las células para comprender mejor cómo interactúan las células inmunes y las células cancerosas. Los investigadores actualmente están estudiando células inmunes modificadas en roedores y en el futuro están planificando ensayos clínicos en humanos.
Si bien la investigación inicial se ha centrado en el cáncer de páncreas, Provenzano dijo que las técnicas que están desarrollando podrían usarse en muchos tipos de cánceres.
"El uso de un enfoque de ingeniería celular para combatir el cáncer es un campo relativamente nuevo", dijo Provenzano. "Permite un enfoque muy personalizado con aplicaciones para una amplia gama de cánceres. Creemos que estamos expandiendo una nueva línea de investigación para buscarsobre cómo nuestros propios cuerpos pueden combatir el cáncer. Esto podría tener un gran impacto en el futuro ".
Además de Provenzano, los autores del estudio incluyeron a los investigadores actuales y anteriores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Minnesota Erdem D. Tabdanov coautor, Nelson J. Rodríguez-Merced coautor, Vikram V. Puram, MackenzieK. Callaway y Ethan A. Ensminger; Investigadores del Departamento de Pediatría del Centro Masónico de Cáncer y Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota Emily J. Pomeroy, Kenta Yamamoto, Walker S. Lahr, Beau R. Webber, Branden S. Moriarity; Instituto Nacional de BiomedicinaEl investigador de imágenes y bioingeniería Alexander X. Cartagena-Rivera; y el investigador del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, Alexander S. Zhovmer, quien ahora está en el Centro de Evaluación e Investigación Biológica.
La investigación fue financiada principalmente por los Institutos Nacionales de Salud NIH y el Centro de Ciencias Físicas en Oncología de la Universidad de Minnesota, que recibe fondos del Instituto Nacional del Cáncer de los NIH. La Sociedad Estadounidense del Cáncer y Randy Shaver Research yFondo de la comunidad. El Centro de imágenes de la Universidad de Minnesota proporcionó personal especializado adicional. Algunos de los investigadores también forman parte del Centro de Ingeniería del Genoma de la Universidad de Minnesota y del Instituto de Ingeniería en Medicina de la Universidad.
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Materiales proporcionado por Universidad de Minnesota . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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