Imagine una célula inmunitaria sobrecargada que pueda lanzar un ataque focalizado contra tumores sólidos rebeldes: un luchador inteligente que destruye las células cancerosas durante días sin cansarse.

Los ingenieros biomédicos de la USC han hecho realidad este concepto, creando lo que han llamado la «célula T CAR EchoBack», que pronto podría cambiar las reglas del juego en el campo de la inmunoterapia contra el cáncer.

El trabajo, publicado en la revista científica Cell, es un nuevo enfoque innovador que podría superar los principales obstáculos en el tratamiento de tumores que no suelen ser candidatos a la inmunoterapia, al tiempo que mantiene a salvo el tejido sano.

La terapia con células T con receptor de antígeno quimérico (CAR) es un campo prometedor del tratamiento del cáncer que ha demostrado un gran éxito en el tratamiento de cánceres transmitidos por la sangre, como la leucemia.

Se trata de una terapia altamente personalizada en la que las células T que combaten el cáncer se extraen directamente de la sangre de un paciente y se les realizan modificaciones genéticas para mejorar su capacidad de atacar y destruir las células cancerosas.

El Departamento de Ingeniería Biomédica Alfred E. Mann de la USC lleva a cabo una investigación pionera en este campo, bajo la dirección de Peter Yingxiao Wang, catedrático de Ingeniería Biomédica Dwight C.

y Hildagarde E. Baum.

El último descubrimiento de The Wang Lab demuestra que estas nuevas y poderosas células T CAR EchoBack pueden atacar las células tumorales durante cinco veces más que las células T CAR normales, en una tecnología que está lista para aplicaciones médicas.

Las células pueden controlarse a distancia para atacar los tumores mediante ultrasonidos focalizados, lo que podría hacer que los tratamientos sean más seguros y eficaces.

El autor principal, Longwei Liu, profesor adjunto de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC, afirmó que, aunque las células T-CAR controlables por ultrasonido de primera generación demostraron una seguridad significativamente mayor en comparación con la terapia estándar, normalmente solo atacan las células cancerosas durante un máximo de 24 horas antes de caducar.

Por el contrario, las células T-CAR EchoBack del equipo funcionan activándose mediante ultrasonido en la ubicación del tumor.

A partir de ahí, las células T-CAR continúan buscando y destruyendo células cancerosas durante al menos cinco días sin fatigarse.

«Puede imaginarse que cuando los pacientes acuden al hospital utilizando las células de primera generación, es posible que el paciente tenga que venir todos los días para recibir el tratamiento. Pero con la nueva generación, el tratamiento requiere ahora muchas menos visitas, como una cada dos semanas, o incluso con menos frecuencia», dijo Liu.

«Es sin duda un gran avance», añadió Wang.

«Hará que el CAR-T controlable por ultrasonido sea prácticamente útil para aplicaciones médicas reales».

La tecnología de ultrasonido focalizado del Laboratorio Wang funciona como un «interruptor de encendido» para las células CAR-T, que han sido diseñadas para responder a un breve pulso de ultrasonido de 10 minutos.

Eso hace que las células detecten las células cancerosas de su entorno.

«También tienen esta función duradera tras la estimulación transitoria corta por ultrasonido y, por lo tanto, pueden hacer un trabajo mucho mejor al matar el tumor en la región local. Así que eso es definitivamente un hito y un avance en el campo. Para realmente, ya sabes, migrar del diseño conceptual a un sistema de aplicación práctica real», dijo Wang.

El equipo llamó a las células «EchoBack-CAR» debido a los mecanismos únicos que se hacen eco de la estimulación por ultrasonido que las activa.

Las células tienen una función de retroalimentación única de llamada y respuesta (la «retroalimentación» en EchoBack) que les permite reaccionar ante las células tumorales, lo que desencadena la activación y el ataque de las células T-CAR.

«Siempre que hay una célula tumoral cerca, la célula tumoral envía una señal a nuestra célula T-CAR, que luego producirá más moléculas asesinas para matar esas células tumorales», dijo Liu.

«Por eso también es seguro, porque cuando esas células T CAR migran fuera del tumor, la molécula CAR se degrada gradualmente, por lo que no matan el tejido normal. Las hemos diseñado para que sean células T CAR inteligentes».

Los resultados

El equipo de investigación llevó a cabo experimentos de laboratorio en modelos de ratón para probar las nuevas células T CAR en una selección de células tumorales, incluyendo el cáncer de próstata y el glioblastoma.

«Podemos ver claramente que el CAR controlable por ultrasonido más dos rondas de estimulación por ultrasonido superó a las células T CAR estándar», dijo Liu.

«Además, cuando seguimos desafiando a nuestras células T CAR con células tumorales, el CAR estándar ya estaba agotado y en un estado disfuncional, pero nuestro CAR controlable por ultrasonido tiene una mejor función, menos agotamiento y una mayor capacidad de destrucción».

Los estudiantes de doctorado de la USC Viterbi, Peixiang He y Yuxuan Wang, contribuyeron significativamente al proyecto.

El equipo de investigación trabajó en estrecha colaboración con colegas del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Yale y de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill en la secuenciación de células individuales para el estudio.

Zohrab A. Kaprielian, becario de ingeniería de la USC, Qifa Zhou, también aportó información sobre la tecnología de ultrasonido utilizada para el desarrollo de las células.

Este avance abre la puerta a tratamientos contra el cáncer más potentes, precisos y respetuosos con el paciente.

Liu dijo que las células CAR-T EchoBack no son solo una idea, sino un paso real hacia el futuro de la inmunoterapia segura y eficiente, que ofrece nuevas esperanzas a los pacientes con tumores difíciles de tratar.

El equipo espera ahora que esta nueva tecnología pueda ser una herramienta modular que se adapte con éxito a otros tipos de tumores sólidos para la inmunoterapia, como el cáncer de mama y el retinoblastoma.

«Lo más emocionante es que las células T con CAR son inteligentes. Pueden escuchar el ultrasonido y detectar las células tumorales. Este tipo de células T con CAR nunca se había desarrollado antes, y esperamos que beneficie a los pacientes en el futuro», dijo Liu.

Fuente: Universidad del Sur de California