Inmunoterapias mejoradas contra el cáncer a través de células T marcadas con citoquinas

En los últimos años se ha visto una ola de terapias de células adoptivas (ACT), un tipo de inmunoterapia en la que las células T (terapia de transferencia de células T) y otras células inmunitarias se obtienen de los pacientes, se activan y multiplican fuera del cuerpo y se infunden en grandes cantidades. regresa a la circulación sanguínea para ayudar a combatir el cáncer.

En la exitosa versión de ACT conocida como terapia de células CAR-T, los oncólogos inmunitarios, además, modifican genéticamente un receptor de antígeno quimérico (CAR) en células T que con una de sus partes se une a un tipo de célula tumoral específico y con otra ayuda a desencadenar el Actividad destructora de células tumorales de las células T.

Las terapias con células CAR-T han avanzado a la práctica clínica para tratar tumores del sistema inmunitario, como leucemias y linfomas, y más recientemente el mieloma múltiple, que afecta a los glóbulos blancos de la médula ósea. Sin embargo, las terapias de transferencia de células T aún no se han aplicado con éxito a los tumores sólidos porque las células T no penetran fácilmente en las masas tumorales sólidas y persisten el tiempo suficiente en ellas, y porque su actividad está silenciada por un microambiente tumoral inmunosupresor.

Una forma de superar estas limitaciones podría ser emparejar las terapias de transferencia de células T con la terapia con citoquinas. Las citoquinas son pequeñas proteínas secretadas por ciertas células inmunitarias y pueden mejorar las actividades de destrucción de tumores de otras células inmunitarias, incluidas las células T transferidas. Sin embargo, una desventaja grave de este enfoque son los efectos secundarios significativos que resultan de las citocinas que circulan libremente en el cuerpo, lo que genera toxicidad y síndromes inflamatorios potencialmente letales. Además, a pesar de los riesgos que presentan las citocinas cuando se administran sistémicamente, a menudo se eliminan demasiado rápido para producir los efectos terapéuticos deseados contra el cáncer.

Ahora, una colaboración de investigación en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard, la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) y el Instituto del Cáncer Dana-Farber (DFCI) ha desarrollado una solución impulsada por la nanotecnología para estos problemas. El método utiliza un azúcar no natural que se absorbe e integra en el revestimiento externo de las células T, que luego se puede usar para anclar las citoquinas.

Las citoquinas concentradas mejoran localmente las funciones de las células T sin producir efectos secundarios sistémicos no deseados. En ratones con melanoma, un tipo de tumor sólido agresivo, el enfoque también estimuló el sistema inmunitario del huésped contra las células tumorales, lo que inhibió el crecimiento tumoral. Como complemento de la terapia con células CAR-T, permitió la regresión completa de los tumores de linfoma en dosis de células que de otro modo no serían curativas. Los resultados se publican en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

«Los resultados que vemos sugieren un paso importante hacia el desarrollo de ACT con eficacia contra tumores sólidos y ACT que funcionen de manera más consistente contra una variedad de cánceres de la sangre», dijo el autor principal David Mooney, Ph.D., miembro fundador de la facultad del Wyss Institute y Robert P. Pinkas Family Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson. «Nuestro enfoque se puede escalar e integrar fácilmente con los procesos que se utilizan actualmente para fabricar células T terapéuticas, incluidas las células CAR-T, y por lo tanto podría tener un camino relativamente corto hacia la aplicación clínica».

Mooney combinó su experiencia en bioingeniería con la del inmunólogo del cáncer Kai Wucherpfennig, MD, Ph.D. Wucherpfennig es director del Centro de Investigación de Inmunoterapia del Cáncer de DFCI, profesor de neurobiología en la Escuela de Medicina Brigham and Harvard y miembro asociado del Instituto Broad del MIT y Harvard.

Azúcar más citoquinas es igual a una terapia de células T mejorada

Para poder rastrear las células dendríticas reactivas del cáncer, que organizan una respuesta inmunitaria más amplia en los ganglios linfáticos, el grupo de Mooney había desarrollado previamente un método basado en biomateriales que les permitía atraer las células a un andamio tridimensional en animales vivos, donde tomaron elaboró ​​una molécula de azúcar sintética reactiva y la utilizó como unidad de construcción para las complejas cadenas de azúcar en la superficie celular.

«En nuestro nuevo estudio, aprovechamos de manera similar el metabolismo natural del azúcar de las células, pero entregamos el azúcar azido reactivo a las células T a través de nanopartículas en una placa de cultivo. El metabolismo del azúcar de las células utiliza el azúcar y lo integra metabólicamente en las cadenas de azúcar complejas en el superficie celular», dijo el primer autor Yutong Liu, estudiante graduado que trabaja con Mooney.

«En un segundo paso, utilizando la química de clics, explotamos el grupo azido de las moléculas de azúcar para vincular moléculas de citoquinas específicas que se modifican con un grupo químico altamente compatible. [DBCO] a ellos Solo tener que agregar nanopartículas que contienen azúcar y luego las citocinas a los medios de cultivo hace que el método sea extremadamente simple y totalmente compatible con la tubería de fabricación de células adoptivas».

Después de optimizar el proceso de conjugación con una colección de citocinas en células T cultivadas y de asegurarse de que la viabilidad y las funciones generales de las células no se vieran afectadas, el equipo probó su enfoque en ratones con tumores sólidos de melanoma. Descubrieron que las células T específicas de melanoma que transportaban la citocina antitumoral interleucina-12 (IL-12) en dosis celulares no curativas retrasaron significativamente el crecimiento de los tumores y prolongaron la vida de los animales en un 50 %. En comparación, la misma cantidad de células T específicas de melanoma transferidas adoptivamente junto con una inyección sistémica de IL-12 produjeron efectos mucho más débiles.

Las células T transferidas de forma adoptiva también tenían una capacidad mejorada para sobrevivir y diferenciarse en células destructoras de tumores en los animales e involucraban a otros tipos de células T y células inmunitarias con funciones en una respuesta inmunitaria más amplia contra los tumores. «Observamos aumentos mucho mayores en las células T colaboradoras y T citotóxicas tanto en tumores disecados como en bazos de animales que recibieron células T marcadas metabólicamente específicas de melanoma conjugadas con IL-12 que en nuestras condiciones de control, y signos claros de que estos habían aumentado la tasa de tumores. actividades específicas», dijo Liu.

Los investigadores creen que parte de la explicación podría ser que las células dendríticas (DC), que son orquestadores clave de la respuesta inmunitaria dirigida al tumor más amplia, fueron estimuladas más fuertemente por las células T específicas de melanoma con IL-12 conjugada que las células T sin IL. -12.

«Creemos que nuestro enfoque podría mejorar un ciclo inmunitario específico del tumor. En primer lugar, las células T conjugadas con IL-12 transferidas adoptivamente se diferencian y destruyen un subconjunto de células tumorales, lo que da como resultado la liberación de diferentes antígenos específicos del tumor que se absorben y procesadas por las CD, que las presentan a otras células T específicas del tumor en los ganglios linfáticos cercanos que luego también invaden los tumores y contribuyen directamente a la muerte de las células tumorales y a la propagación de aún más antígenos», planteó la hipótesis de Liu.

El efecto de propagación de antígenos observado por el equipo podría ser muy relevante para el tratamiento de tumores sólidos que a menudo tienen una composición celular muy heterogénea y, por lo tanto, son más difíciles de atacar si se ataca a un solo antígeno.

En la última parte de su estudio, los investigadores aplicaron su enfoque de células T a la terapia de células CAR-T en un modelo de linfoma de xenoinjerto de ratón. Las células CAR-T marcadas metabólicamente con IL-12 conjugada fueron capaces de controlar el desarrollo de tumores y prolongar la supervivencia de ratones a los que antes se les había inyectado células de linfoma, y ​​en dosis a las que las células CAR-T que carecían de IL-12 no podían para curar a los animales.

«La naturaleza sencilla y elegante del nuevo enfoque de la inmunoterapia contra el cáncer ofrece un gran potencial para los pacientes con cáncer. Estamos entusiasmados de apoyar este esfuerzo a través del programa del Proyecto de Validación de alta prioridad del Instituto Wyss, que esperamos acelere su avance hacia la clínica». dijo el director fundador de Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D. quien también es profesor Judah Folkman de biología vascular en la Escuela de Medicina de Harvard y el Boston Children’s Hospital, y profesor Hansjörg Wyss de ingeniería bioinspirada en SEAS.