Saúde

Em estudo com animais, implante produz células CAR-T para combater o câncer
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.
Por Universidade Estadual da Carolina do Norte - 24/03/2022


Esses andaimes implantáveis ​​incorporam vírus e fatores de sinalização para produzir de forma rápida e eficiente células CAR-T imunoterapêuticas. Esse avanço tecnológico transforma um processo que leva semanas e custa centenas de milhares de dólares em uma técnica acessível que leva apenas algumas horas. Após a implantação, os andaimes ativam, transformam geneticamente, expandem e liberam células CAR-T dentro do sujeito. Crédito: Estúdio Ella Maru

Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte e da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill desenvolveram uma biotecnologia implantável que produz e libera células CAR-T para atacar tumores cancerígenos. 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 patógeno invasor. As células CAR-T são células T que foram projetadas para identificar células cancerígenas e destruí-las. As células CAR-T já estão em uso clínico para o tratamento de linfomas, e há muitos ensaios clínicos em andamento focados no uso de tratamentos com células CAR-T contra outras formas de câncer.

“Uma grande desvantagem do tratamento com células CAR-T é que é tremendamente caro – centenas de milhares de dólares 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 excluídas deste tratamento. Uma razão para o alto custo é que o processo de fabricação é complexo, demorado e deve ser adaptado para cada paciente com câncer individualmente", diz Brudno. "Queríamos enfrentar os desafios no tratamento CAR-T relacionados ao tempo e custo de fabricação."

“Reduzir o tempo de fabricação é ainda mais crítico para pacientes com doença em rápida progressão”, diz Pritha Agarwalla, principal autora do estudo e pesquisadora de pós-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 colíder 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, você precisa 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 vírus para introduzir o gene CAR, reprogramando as células T em células CAR-T que têm como alvo as células cancerígenas. Os pesquisadores então adicionam fatores para estimular a proliferação das células CAR-T, expandindo seu número. Finalmente, depois que essas manipulações são concluídas – um processo que pode levar semanas – as 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 é um material biocompatível semelhante a uma esponja com a aparência 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 vírus modificado. Os pesquisadores despejam essa mistura em cima do MASTER, que a absorve. MASTER é decorado com os anticorpos que ativam as células T, então o processo de ativação das células começa quase imediatamente. Enquanto isso, o MASTER é implantado cirurgicamente no paciente – nesses estudos, um camundongo.

Após a implantação, o processo de ativação celular continua. À medida que as células T são ativadas, elas começam a responder aos vírus modificados, que as reprogramam em células CAR-T.

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

O material MASTER também é impregnado com fatores chamados interleucinas que promovem a proliferação celular. Após a implantação, essas interleucinas começam 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 vírus é extremamente importante", diz Brudno. “Se você tentar fazer isso aplicando células T e vírus a um MASTER úmido, 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 clínico. 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 mínima cria células mais saudáveis ​​que exibem menos marcadores associados ao baixo desempenho anticancerígeno em células CAR-T. Especificamente, a técnica MASTER resulta em células menos diferenciadas, o que se traduz em melhor sustentabilidade no corpo e maior potência anticancerígena. Além disso, as células exibem menos marcadores de exaustão de células T, que é definida pela função deficiente das células T.

“O resultado final é que 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 recorrência do linfoma.

"A tecnologia MASTER foi muito promissora em tumores líquidos, como linfomas, mas estamos especialmente ansiosos para ver como o MASTER funciona contra tumores sólidos - incluindo câncer de pâncreas e tumores cerebrais", diz Brudno.

"Estamos trabalhando com um parceiro da indústria para comercializar a tecnologia, mas ainda há muito trabalho a ser feito antes de se tornar clinicamente disponível. Mais trabalho para estabelecer a segurança e a robustez dessa tecnologia em modelos animais será necessário antes que possamos começar a explorar ensaios clínicos envolvendo pacientes humanos."

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

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

"Sinto que estamos apenas arranhando a superfície do que é possível 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.

 

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