As terapias celulares para o câncer podem ser potencialmente aprimoradas usando uma plataforma de edição de RNA CRISPR, de acordo com um novo estudo publicado nesta quarta-feira, 21, na Cell. A nova plataforma, Multiplexed Effector Guide Arrays, ou MEGA, pode modificar o RNA das células, o que permitiu aos pesquisadores da Universidade de Stanford regular o metabolismo das células imunológicas de uma forma que aumentou a capacidade das células de atingir tumores.

O autor principal e estudante de pós-graduação de Stanford, Victor Tieu, estava interessado em melhorar a terapia com células T do receptor de antígeno quimérico (CAR). Neste tratamento contra o câncer, as células T – um tipo de glóbulo branco – são projetadas com a proteína CAR, um receptor que permite às células rastrear melhor as células cancerígenas. Embora a terapia CAR T tenha tratado com sucesso cânceres do sangue, incluindo linfomas e mieloma múltiplo, as células imunológicas projetadas não se comportaram bem contra cânceres sólidos, como câncer de pâncreas e de pulmão.

Isso ocorre porque os tumores sólidos têm uma estrutura mais volumosa para as células imunológicas penetrarem – as células ficam exaustas antes de poderem progredir na destruição dos tumores. As células T evoluíram para disparar rapidamente e atacar vírus, o que significa que muitas vezes esgotam as suas reservas de energia demasiado cedo quando lutam contra o cancro. “Estávamos realmente interessados em saber como podemos melhorar essas células para melhorar os resultados clínicos”, disse Tieu. “Muitas das ferramentas que temos agora simplesmente não são tão boas.”

Os pesquisadores testaram sua ferramenta em células CAR T em culturas de laboratório com células tumorais e em camundongos com câncer. “Nossa descoberta é que ele tem um desempenho 10 vezes melhor, em termos de redução do crescimento do tumor e em termos de sustentação da proliferação de células T a longo prazo”, disse o autor sênior Stanley Qi, professor associado de bioengenharia de Stanford e acadêmico do instituto Sarafan ChEM-H .

Esforços de pesquisa anteriores para melhorar a terapia com células T CAR usaram CRISPR-Cas9 para editar o DNA das células. No entanto, esta plataforma de edição genética apresenta riscos porque elimina permanentemente pedaços de ADN, o que pode ter consequências indesejadas e até fazer com que as próprias células T se tornem cancerígenas.

Assim, a equipa de Stanford seguiu um caminho diferente, explorando se o CRISPR-Cas13d – que utiliza uma tesoura molecular que corta o ARN, e não o ADN – poderia permitir alterações reversíveis na expressão genética nas células T. Ao contrário do Cas9, o Cas13d pode facilmente atingir vários genes ao mesmo tempo – no artigo, os pesquisadores demonstraram que poderiam fazer 10 edições de uma vez em células T humanas. “O RNA é a próxima camada do DNA, então não estamos realmente tocando em nada do código genético”, disse Tieu. “Mas ainda conseguimos grandes mudanças na expressão genética que são capazes de alterar o comportamento da célula.”

Para ver se esta ferramenta poderia melhorar com sucesso a função das células T CAR, eles identificaram 24 genes que poderiam estar envolvidos na exaustão das células T. Eles então testaram 6.400 combinações de genes pareados em cultura, com diferentes genes rejeitados usando a ferramenta MEGA, e identificaram novos pares de genes que funcionaram especialmente bem juntos para aumentar a função antitumoral.

Noutra experiência, a equipa ajustou um conjunto de genes metabólicos nas células T para inclinar as células dos velocistas para os corredores de maratona, dando-lhes a resistência necessária para destruir os tumores. Eles compararam essas células T MEGA CAR com células T não modificadas e células T CAR, tanto em culturas de laboratório com células tumorais quanto em camundongos com câncer. Após três semanas, eles testaram a extensão dos tumores e também como as células T sobreviviam.

No início, as células MEGA ficaram para trás na sua atividade anticancerígena. “Inicialmente, pensei: 'Ah, essas células são piores'”, disse Tieu. Mas, depois de algum tempo, estas células perseveraram contra as células tumorais enquanto as células T CAR e as células T normais se desgastaram, levando a uma melhoria de 10 vezes na redução do crescimento tumoral e na proliferação de células T.

O segredo foi mudar a forma como as células gastavam o açúcar, afastando-se de um processo de glicólise de queima rápida e favorecendo a fosforilação oxidativa. “Fomos capazes de usar esta tecnologia para projetar os mRNAs nesta via de utilização do açúcar dentro das células T que regulam a escolha de qual molécula de açúcar usar”, disse Qi. Como resultado, “fomos capazes de realmente sustentar a persistência dessas células T, para que as células T pudessem viver mais tempo no local do tumor e também exercer um desempenho muito melhor”.

A plataforma MEGA não apenas permitiu o ajuste fino dos genes que regulam o metabolismo das células T, mas o ajuste também poderia ser regulado com um medicamento. Quando um antibiótico chamado trimetoprim estava presente, ele ativava as alterações no RNA, reprimindo o metabolismo da glicólise das células e transformando-as em atletas de resistência no ataque às células tumorais. Quando a droga acabou, as células voltaram à expressão genética original. Este mecanismo de controle baseado em medicamentos “permite criar uma chave de segurança” para tratamentos de imunoterapia, disse a coautora Crystal Mackall , professora da família Ernest e Amelia Gallo e professora de pediatria e medicina em Stanford.

Embora a plataforma ainda esteja em seus estágios iniciais, os pesquisadores esperam que ela possa eventualmente ser útil em ambientes clínicos. Tieu planeja continuar o desenvolvimento da plataforma visando esse objetivo. “Seria muito legal tentar transformar isso em um produto clínico real”, disse ele. “Acho que há muito potencial para realmente melhorar a terapia com células T CAR de uma forma que as pessoas não poderiam ter feito antes.”

Coautores adicionais de Stanford incluem a cientista pesquisadora sênior Elena Sotillo; os estudantes de pós-graduação Jeremy Bjelajac, Crystal Chen e Justin Guerrero; os pesquisadores de ciências biológicas Meena Malipatlolla, Peng Xu e Patrick Quinn; candidato a MD, Chris Fisher; e a bolsista de pós-doutorado Dorota Klysz. Mackall também é membro do Stanford Bio-X , do Maternal & Child Health Research Institute (MCHRI) e do Stanford Cancer Institute . Qi também é membro do Stanford Bio-X, do Cardiovascular Institute , do MCHRI, do Stanford Cancer Institute e do Wu Tsai Neurosciences Institute e pesquisador do Chan Zuckerberg Biohub – San Francisco.

Esta pesquisa foi financiada pela National Science Foundation; o Instituto Nacional do Câncer; Stanford Bio-X; o Fundo Virginia e DK Ludwig para Pesquisa do Câncer; Imunoterapias Pediátricas Empoderadoras para Câncer Infantil de St. Baldrick; o Instituto Parker de Imunoterapia contra o Câncer, que apoia o Programa de Imunoterapia contra o Câncer da Universidade de Stanford; a Fundação Li Ka Shing; e o Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia.