La terapia con células T con receptores de antígenos quiméricos (CAR) representa un gran avance en el tratamiento del cáncer.

Al aprovechar el sistema inmunitario del organismo, la terapia CAR T ofrece una opción terapéutica potente y personalizada que puede resultar especialmente eficaz para tratar cánceres de la sangre como la leucemia, lo que podría ofrecer a los pacientes una segunda oportunidad de vida cuando otros tratamientos han fracasado.

Sin embargo, a pesar de su potencial, casi la mitad de los pacientes con leucemia recaen y muchos experimentan efectos secundarios graves.

Los científicos han luchado por mejorar estos tratamientos, en parte porque los métodos de prueba convencionales son insuficientes.

Ahora, un equipo multidisciplinario de investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania y la Facultad de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York ha desarrollado un dispositivo en miniatura que podría transformar la forma en que se prueban y se adaptan los tratamientos contra el cáncer de sangre para los pacientes.

El «leucemia en un chip» del equipo, del tamaño de un portaobjetos de microscopio, es el primer dispositivo de laboratorio que combina con éxito la estructura física de la médula ósea y un sistema inmunológico humano en funcionamiento, un avance que podría acelerar drásticamente el desarrollo de nuevas inmunoterapias.

Los resultados se han publicado en Nature Biomedical Engineering.

«Este dispositivo aborda una importante laguna en la investigación preclínica, ya que ofrece una herramienta avanzada para estudiar las respuestas dinámicas y multifacéticas de la terapia con células CAR-T a la leucemia», afirma el coautor principal, Saba Ghassemi, profesor adjunto de patología y medicina de laboratorio en Penn Medicine.

«Su capacidad para modelar estos procesos en tiempo real abre la puerta a predicciones más precisas de los resultados clínicos, lo que en última instancia ayuda a perfeccionar los tratamientos antes de que se prueben en pacientes».

«Ahora podemos observar cómo se desarrollan los tratamientos contra el cáncer tal y como lo harían en un paciente, pero en condiciones totalmente controladas y sin experimentación con animales», añade el coautor principal Weiqiang Chen, profesor de la NYU Tandon.

Esta innovación llega en un momento especialmente oportuno, ya que la FDA ha anunciado recientemente un plan para eliminar gradualmente los requisitos de ensayos con animales para los anticuerpos monoclonales y otros fármacos, y ha publicado una hoja de ruta para reducir los ensayos con animales en los estudios de seguridad preclínicos.

El nuevo dispositivo recrea tres regiones de la médula ósea donde se desarrolla la leucemia: los vasos sanguíneos, la cavidad medular circundante y el revestimiento óseo externo.

Cuando se pobla con células de la médula ósea del paciente, el sistema comienza a autoorganizarse, y las células producen sus propias proteínas estructurales, como colágeno, fibronectina y laminina, creando no solo la estructura física, sino, lo que es más importante, conservando el complejo entorno inmunológico del tejido.

«Al imitar el estroma de la médula ósea y los nichos inmunitarios en tres dimensiones, el dispositivo nos permite observar el comportamiento y la eficacia de las células CAR-T en un entorno que refleja fielmente las complejidades del cuerpo humano real», explica Ghassemi.

«Incorpora redes vasculares para favorecer interacciones inmunitarias realistas, lo que proporciona un nivel de precisión y conocimiento que los modelos tradicionales de cultivo celular en 2D o los estudios con animales no pueden alcanzar».

Mediante técnicas avanzadas de imagen, los investigadores observaron cómo las células inmunitarias individuales se movían a través de los vasos sanguíneos, reconocían las células cancerosas y las eliminaban, un proceso que antes era imposible observar con tanta claridad en un sistema vivo.

El equipo pudo seguir con precisión la velocidad a la que se desplazaban las células CAR-T mientras buscaban las células cancerosas, lo que reveló que estas células inmunitarias modificadas se mueven con un propósito cuando buscan sus objetivos, ralentizando su velocidad cuando detectan células cancerosas cercanas para atacarlas y destruirlas.

«Observamos células inmunitarias patrullando su entorno, entrando en contacto con las células cancerosas y matándolas una a una», afirma Chen.

Los investigadores también descubrieron que las células inmunitarias modificadas activan otras células inmunitarias que no son objetivo directo de la terapia, un «efecto espectador» que puede contribuir tanto a la eficacia del tratamiento como a los efectos secundarios.

Mediante la manipulación del sistema, el equipo recreó escenarios clínicos comunes observados en pacientes: remisión completa, resistencia al tratamiento y respuesta inicial seguida de recaída.

Sus pruebas revelaron que las nuevas células CAR-T de «cuarta generación», con características de diseño mejoradas, funcionaban mejor que las versiones estándar, especialmente en dosis más bajas.

El dispositivo para la leucemia tiene otra ventaja.

Se puede montar en medio día y permite realizar experimentos de dos semanas, mientras que los modelos animales requieren meses de preparación.

«Esta tecnología podría permitir a los médicos probar las células cancerosas de un paciente con diferentes diseños terapéuticos antes de comenzar el tratamiento», explica Chen.

«En lugar de un enfoque único para todos, podríamos identificar qué tratamiento específico funcionaría mejor para cada paciente».

«Este trabajo representa una verdadera colaboración multidisciplinar, que subraya la importancia de la experiencia en diversos campos», añade Ghassemi.

«Al combinar la bioingeniería con la inmunología, hemos creado un modelo coherente que no solo refleja las complejas interacciones de las células CAR-T en el nicho de la leucemia humana, sino que también ofrece una herramienta para probar estrategias de intervención y las respuestas correspondientes a lo largo del tiempo, lo que nos acerca a terapias personalizadas y precisas para la leucemia y otros tipos de cáncer».

Fuente: Universidad de Pensilvania