Células imunológicas geneticamente modificadas para atacar células cancerígenas, conhecidas como células CAR-T, são usadas para tratar alguns tipos de câncer no sangue. No entanto, apenas cerca de 5% dos hospitais nos Estados Unidos têm a capacidade de gerar e administrar células CAR-T aos pacientes. Para muitos pacientes, isso significa que as células precisam ser congeladas e enviadas por longas distâncias.

Para ajudar a tornar esse tipo de terapia acessível a mais pessoas, pesquisadores do MIT desenvolveram uma nova maneira de proteger as células contra danos que podem ocorrer durante o congelamento para armazenamento e transporte. Sua técnica reduz significativamente o uso de um conservante químico atualmente utilizado para proteger as células, o que deve facilitar a oferta dessa opção de tratamento aos pacientes em mais hospitais.

Em vez de tratar as células com um crioprotetor químico que precisa ser removido antes do tratamento, os pesquisadores conseguiram preservá-las usando um açúcar anticongelante não tóxico.

“Com essa abordagem, teoricamente seria possível apenas descongelar as células e injetá-las, sem etapas adicionais de processamento. Acreditamos que isso permitiria que muito mais centros de tratamento de câncer pudessem oferecer a terapia com células CAR-T”, afirma Ana Jaklenec, pesquisadora principal do Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT e uma das autoras principais do estudo, publicado esta semana na revista Trends in Biotechnology .

No estudo, os pesquisadores demonstraram que as células preservadas por meio desse processo apresentavam taxas de sobrevivência mais elevadas e poderiam ser utilizadas com sucesso no tratamento de linfoma e glioblastoma em camundongos.

Robert Langer, professor do Instituto David H. Koch no MIT, também é um dos autores principais do artigo. Os pós-doutorandos do MIT, Amy Lee e Khanh Tran, são os autores principais do artigo.

Para produzir células CAR-T, os médicos isolam células T de amostras de sangue do paciente. Essas células são então geneticamente modificadas para expressar uma proteína chamada receptor de antígeno quimérico (CAR), que pode ser projetada para atingir proteínas específicas encontradas em células cancerígenas.

Em seguida, as células passam várias semanas proliferando até que haja quantidade suficiente para serem transfundidas de volta no paciente. Um pequeno número de hospitais está equipado para gerar e administrar essas células, mas a maioria das células CAR-T é gerada em laboratórios centralizados. Assim que estão prontas, essas células são congeladas e enviadas para um hospital ou centro de tratamento de câncer.

Para proteger as células dos cristais de gelo que podem danificar suas membranas, elas são tratadas com uma substância química chamada dimetilsulfóxido (DMSO), que impede a formação de cristais de gelo. Esse composto precisa ser removido antes da transfusão das células, mas a maioria dos hospitais não possui a expertise necessária para realizar esse procedimento, o que limita sua capacidade de oferecer o tratamento com células CAR-T.

O processo de remoção do DMSO também pode prejudicar as células, reduzindo o número de células CAR-T viáveis ??e eficazes. No novo estudo, a equipe do MIT buscou uma maneira de reduzir ou eliminar o DMSO do processo, o que poderia facilitar o acesso dessas células a mais pacientes.

“Analisamos esse processo de fabricação de células para ver se havia maneiras de aprimorá-lo, aumentar sua eficácia e, com sorte, chegar ao ponto em que essas células pudessem ser facilmente distribuídas aos centros de tratamento”, diz Jaklenec. “Nosso objetivo era eliminar a adição desse produto químico e nos concentrar em excipientes seguros, como açúcares.”

Os pesquisadores utilizaram dois açúcares que os cientistas já haviam usado para ajudar as células a sobreviverem a baixas temperaturas. Esses açúcares — trealose e sacarose — ajudam as células a combater o frio naturalmente, protegendo as proteínas da desnaturação e prevenindo a formação de cristais de gelo. Esse mecanismo anticongelante é encontrado em muitos organismos do Ártico, como as rãs-da-floresta norte-americanas, e os ajuda a sobreviver a temperaturas extremamente baixas. 

Para introduzir moléculas de açúcar nas células, os pesquisadores utilizaram uma técnica chamada eletroporação. Aplicando uma pequena corrente elétrica às células, eles conseguem criar brevemente poros na membrana celular, permitindo a passagem de moléculas grandes, como açúcares. Eles descobriram que ainda era necessário adicionar uma pequena quantidade de DMSO, mas não o suficiente para que precisasse ser removida posteriormente. 

“Acreditamos que nossa estratégia de criopreservação pode realmente melhorar a acessibilidade terapêutica das células, porque, com ela, não é necessário remover os crioprotetores. As células podem ser usadas assim que descongeladas”, afirma Lee.

Os pesquisadores testaram essa técnica em células CAR-T, bem como em células-tronco mesenquimais, que podem se diferenciar em muitos outros tipos de células e têm potencial para uso em medicina regenerativa. Para ambos os tipos de células, uma porcentagem maior de células sobreviveu ao processo de congelamento e descongelamento quando açúcares foram usados ??como principal crioprotetor em vez de DMSO. 

Eles também utilizaram células CAR-T descongeladas para tratar linfoma não Hodgkin e glioblastoma em modelos de camundongos. Camundongos tratados com células CAR-T preservadas utilizando a nova estratégia apresentaram taxas de sobrevivência mais elevadas do que camundongos tratados com células preservadas utilizando a abordagem convencional com DMSO.

“Os métodos de preservação de biofármacos vivos têm apresentado pouca inovação, permanecem pouco caracterizados em larga escala e, frequentemente, comprometem a viabilidade e a função celular após o descongelamento”, afirma Tran. “Acreditamos que nossas descobertas ressaltam a importância da caracterização e otimização minuciosas de cada etapa da fabricação de terapias celulares, o que pode ter impactos drásticos na eficácia do tratamento.”

Os pesquisadores agora esperam trabalhar com hospitais para explorar se sua nova técnica pode ser facilmente integrada ao processo de produção e descongelamento de células CAR-T.

“Se isso for bem-sucedido do ponto de vista da viabilidade e funcionalidade celular, talvez façamos um pequeno ensaio clínico com pacientes”, diz Jaklenec.

Vijay G. Sankaran, professor de pediatria no Boston Children's Hospital e na Harvard Medical School, e pesquisador do Instituto Médico Howard Hughes, que não participou do estudo, afirma estar entusiasmado com as potenciais aplicações da pesquisa. 

“Como hematologista e oncologista pediátrico, muitas das terapias celulares que utilizamos, incluindo células CAR-T e células-tronco hematopoiéticas, exigem que coletemos e congelemos um número substancial de células, para que haja células saudáveis ??suficientes disponíveis após o descongelamento, quando os pacientes precisarem de tratamento. Este trabalho sugere uma abordagem inovadora que pode ajudar mais células a sobreviverem ao processo de congelamento e descongelamento, tornando essas terapias poderosas potencialmente mais confiáveis ??e eficazes. Obviamente, serão necessários mais estudos para validar esses resultados em contextos onde essa abordagem possa ser aplicada clinicamente”, afirma Sankaran.

Este trabalho foi financiado por bolsas de pós-doutorado do Centro Ludwig do Instituto Koch do MIT e pelo Programa de Bolsas de Estudo Convergence do Centro Marble de Nanomedicina do Câncer do MIT.