Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte e da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill desenvolveram uma biotecnologia implanta¡vel que produz e libera células CAR-T para atacar tumores cancera­genos. Em um estudo de prova de conceito envolvendo linfoma em camundongos, os pesquisadores descobriram que o tratamento com os implantes era mais rápido e mais eficaz do que o tratamento convencional do câncer de células T CAR.

As células T fazem parte do sistema imunológico, encarregado de identificar e destruir células no corpo que foram infectadas com um pata³geno invasor. As células CAR-T são células T que foram projetadas para identificar células cancera­genas e destrua­-las. As células CAR-T já estãoem uso cla­nico para o tratamento de linfomas, e hámuitos ensaios clínicos em andamento focados no uso de tratamentos com células CAR-T contra outras formas de ca¢ncer.

“Uma grande desvantagem do tratamento com células CAR-T éque étremendamente caro oscentenas de milhares de da³lares por dose”, diz Yevgeny Brudno, autor correspondente do estudo e professor assistente no departamento conjunto de engenharia biomédica da NC State e UNC.

"Devido ao seu custo, muitas pessoas são exclua­das deste tratamento. Uma razãopara o alto custo éque o processo de fabricação écomplexo, demorado e deve ser adaptado para cada paciente com câncer individualmente", diz Brudno. "Quera­amos enfrentar os desafios no tratamento CAR-T relacionados ao tempo e custo de fabricação."

“Reduzir o tempo de fabricação éainda mais crítico para pacientes com doença em rápida progressão”, diz Pritha Agarwalla, principal autora do estudo e pesquisadora de pa³s-doutorado no departamento conjunto de engenharia biomédica.

Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores criaram uma biotecnologia chamada Multifunctional Alginate Scaffolds for T cell Engineering and Release (MASTER). O trabalho foi feito em parceria com Gianpietro Dotti, professor do Departamento de Microbiologia e Imunologia e colider do Programa de Imunologia do Lineberger Cancer Center da UNC; e Frances Ligler, professora de engenharia biomédica da Texas A&M University.

Para entender como o MASTER funciona, vocêprecisa entender como as células CAR-T são produzidas. Os médicos primeiro isolam as células T dos pacientes e as transportam para uma instalação de fabricação limpa. Nesta instalação, os pesquisadores "ativam" as células T com anticorpos durante vários dias, preparando-as para a reprogramação. Uma vez que as células T são ativadas, os pesquisadores usam va­rus para introduzir o gene CAR, reprogramando as células T em células CAR-T que tem como alvo as células cancera­genas. Os pesquisadores então adicionam fatores para estimular a proliferação das células CAR-T, expandindo seu número. Finalmente, depois que essas manipulações são conclua­das osum processo que pode levar semanas osas células são trazidas de volta ao hospital e infundidas na corrente sanguínea do paciente.

"Nossa tecnologia MASTER leva as etapas de ativação, reprogramação e expansão complicadas e demoradas e as executa dentro do paciente", diz Agarwalla. "Isso transforma o processo de várias semanas em um procedimento de um dia."

MASTER éum material biocompata­vel semelhante a uma esponja com a aparaªncia de um mini marshmallow. Para iniciar o tratamento, os pesquisadores isolam as células T do paciente e misturam essas células T virgens (ou não ativadas) com o va­rus modificado. Os pesquisadores despejam essa mistura em cima do MASTER, que a absorve. MASTER édecorado com os anticorpos que ativam as células T, então o processo de ativação das células comea§a quase imediatamente. Enquanto isso, o MASTER éimplantado cirurgicamente no paciente osnesses estudos, um camundongo.

Apa³s a implantação, o processo de ativação celular continua. Amedida que as células T são ativadas, elas comea§am a responder aos va­rus modificados, que as reprogramam em células CAR-T.

“Os grandes poros e a natureza esponjosa do material MASTER aproximam o va­rus e as células, o que facilita a reprogramação genanãtica celular”, diz Agarwalla.

O material MASTER também éimpregnado com fatores chamados interleucinas que promovem a proliferação celular. Apa³s a implantação, essas interleucinas comea§am a ser lixiviadas, promovendo rápida proliferação das células CAR-T.

"A engenharia do material para que fique seco e absorva essa combinação de células T e va­rus éextremamente importante", diz Brudno. “Se vocêtentar fazer isso aplicando células T e va­rus a um MASTER aºmido, simplesmente não funciona”.

Nesses estudos, os pesquisadores trabalharam com camundongos que tinham linfoma. Um grupo foi tratado com células CAR-T que foram criadas e entregues usando MASTER. Um segundo grupo foi tratado com células CAR-T que foram criadas convencionalmente e administradas por via intravenosa. Esses dois grupos foram comparados ao grupo controle que recebeu células T não manipuladas.

"Nossa tecnologia teve um desempenho muito bom", diz Brudno. "Levaria pelo menos duas semanas para criar células CAR-T a partir de células T virgens para uso cla­nico. Conseguimos introduzir o MASTER em um camundongo poucas horas após o isolamento de células T virgens."

Além disso, uma vez que as células são implantadas dentro de horas de isolamento, a manipulação ma­nima cria células mais sauda¡veis ​​que exibem menos marcadores associados ao baixo desempenho anticancera­geno em células CAR-T. Especificamente, a técnica MASTER resulta em células menos diferenciadas, o que se traduz em melhor sustentabilidade no corpo e maior potaªncia anticancera­gena. Além disso, as células exibem menos marcadores de exaustão de células T, que édefinida pela função deficiente das células T.

“O resultado final éque os camundongos que receberam tratamento com células CAR-T via MASTER foram muito melhores no combate a tumores do que os camundongos que receberam tratamento convencional com células CAR-T”, diz Agarwalla.

A melhora na eficácia anticâncer foi especialmente pronunciada a longo prazo, quando os camundongos enfrentaram uma recorraªncia do linfoma.

"A tecnologia MASTER foi muito promissora em tumores la­quidos, como linfomas, mas estamos especialmente ansiosos para ver como o MASTER funciona contra tumores sãolidos - incluindo câncer de pa¢ncreas e tumores cerebrais", diz Brudno.

"Estamos trabalhando com um parceiro da indústria para comercializar a tecnologia, mas ainda hámuito trabalho a ser feito antes de se tornar clinicamente dispona­vel. Mais trabalho para estabelecer a segurança e a robustez dessa tecnologia em modelos animais seránecessa¡rio antes que possamos comea§ar a explorar ensaios clínicos envolvendo pacientes humanos."

Embora seja impossí­vel estimar qual pode ser o custo do tratamento MASTER se for aprovado para uso cla­nico , Brudno diz estar otimista de que seria substancialmente menos caro do que as opções de tratamento CAR-T existentes.

"Tambanãm estamos explorando oportunidades com outros parceiros da indústria para levar os conceitos fundamentais do MASTER e aplica¡-los para uso em medicina regenerativa e no tratamento de doenças autoimunes", diz Brudno.

"Sinto que estamos apenas arranhando asuperfÍcie do que épossí­vel aqui", diz Agarwalla.

O artigo, "Bioinstructive Implantable Scaffolds for Rapid In Vivo Manufacturing and Release of CAR-T Cells", foi publicado na Nature Biotechnology nesta quinta-feira (24). Edikan Ogunnaike, Sarah Ahn da UNC; e Anton Jansson do Estado do NC.