Sviluppato un nuovo modo per potenziare in modo sicuro le cellule immunitarie per combattere il cancro

I ricercatori del College of Engineering della Virginia Tech hanno sviluppato una nuova immunoterapia contro il cancro per localizzare le citochine che uccidono i tumori per migliorare l’efficacia del trattamento.

 

 

Il cancro è il mostro della nostra società. L’incessante ricerca della comprensione di questa complessa malattia ha plasmato il progresso medico nello sviluppo di procedure di trattamento meno invasive ma comunque altamente efficaci.

L’immunoterapia è in aumento come possibile soluzione.

L’immunoterapia consiste nello sfruttare il potere del sistema immunitario del corpo per combattere le cellule tumorali.

I ricercatori del College of Engineering hanno trovato un modo per rinnovare una procedura di trattamento in una pratica innovativa.

Rong Tong, professore associato di ingegneria chimica, ha collaborato con Wenjun “Rebecca” Cai, professore associato di scienza e ingegneria dei materiali, per esplorare un trattamento immunoterapico contro il cancro che è stato a lungo di interesse per i ricercatori.

Nel loro articolo appena pubblicato sulla rivista Science Advances, Tong e Cai hanno dettagliato il loro approccio, che prevede l’attivazione delle cellule immunitarie nel corpo e la loro riprogrammazione per attaccare e distruggere le cellule tumorali.

Questo metodo terapeutico viene spesso implementato con la proteina citochina.

Le citochine sono piccole molecole proteiche che agiscono come messaggeri biochimici intercellulari e vengono rilasciate dalle cellule immunitarie del corpo per coordinare la loro risposta.

“Le citochine sono potenti e altamente efficaci nello stimolare le cellule immunitarie per eliminare le cellule tumorali”, ha detto Tong.

“Il problema è che sono così potenti che se vagano liberamente in tutto il corpo, attiveranno ogni cellula immunitaria che incontrano, il che può causare una risposta immunitaria iperattiva ed effetti collaterali potenzialmente fatali”.

Tong e Cai, in collaborazione con studenti laureati in ingegneria chimica e scienza dei materiali e ingegneria, hanno sviluppato un approccio innovativo per impiegare le proteine citochine come potenziale trattamento immunoterapico.

A differenza dei metodi precedenti, la loro tecnica assicura che le citochine stimolanti le cellule immunitarie si localizzino efficacemente all’interno dei tumori per settimane, preservando la struttura e i livelli di reattività della citochina.

Gli attuali trattamenti antitumorali, come la chemioterapia, non sono in grado di distinguere tra cellule sane e cellule tumorali.

Quando qualcuno con il cancro viene trattato con la chemioterapia, il trattamento attacca tutte le cellule del suo corpo, il che può portare a effetti collaterali come la perdita di capelli e l’affaticamento.

Stimolare il sistema immunitario del corpo ad attaccare i tumori è un’alternativa promettente per il trattamento del cancro.

La somministrazione di citochine può far ripartire le cellule immunitarie nel tumore, ma l’eccessiva stimolazione delle cellule sane può causare gravi effetti collaterali.

“Gli scienziati hanno determinato qualche tempo fa che le citochine possono essere utilizzate per attivare e combattere i tumori, ma non sapevano come localizzarle all’interno del tumore senza esporre la tossicità al resto del corpo”, ha detto Tong.

“Gli ingegneri chimici possono guardare a questo da un approccio ingegneristico e utilizzare le loro conoscenze per aiutare a perfezionare ed elevare l’efficacia delle citochine in modo che possano lavorare efficacemente all’interno del corpo”.

L’obiettivo del team di ricerca è quello di trovare un equilibrio tra l’uccisione delle cellule tumorali nel corpo e la conservazione delle cellule sane.

Per raggiungere questo obiettivo, Tong e i suoi studenti hanno usato la loro esperienza per creare particelle specializzate con dimensioni distintive che aiutano a determinare dove sta andando il farmaco.

Queste microparticelle sono progettate per rimanere all’interno dell’ambiente tumorale dopo essere state iniettate nel corpo.

Cai e i suoi studenti hanno lavorato per misurare le proprietà superficiali di queste particelle.

“Nel campo della scienza e dell’ingegneria dei materiali, studiamo la chimica superficiale e il comportamento meccanico dei materiali, come la particella specializzata creata per questo progetto”, ha detto Cai.

“L’ingegneria e la caratterizzazione delle superfici, insieme alla dimensione delle particelle, svolgono un ruolo importante nella somministrazione controllata del farmaco, garantendo la presenza prolungata del farmaco e un’efficacia terapeutica sostenuta”.

Per garantire il successo della somministrazione dei farmaci, Tong e i suoi studenti di ingegneria chimica hanno progettato una nuova strategia che ancora le citochine a queste nuove microparticelle, limitando il danno delle citochine alle cellule sane e consente alle nuove citochine ancorate alle particelle di far ripartire il sistema immunitario e reclutare cellule immunitarie per attaccare le cellule tumorali

“La nostra strategia non solo riduce al minimo il danno indotto dalle citochine alle cellule sane, ma prolunga anche la ritenzione delle citochine all’interno del tumore”, ha detto Tong.

“Questo aiuta a facilitare il reclutamento di cellule immunitarie per l’attacco mirato del tumore”.

Il passo successivo nel processo prevede la combinazione del nuovo metodo di terapia con citochine localizzate con anticorpi di blocco del checkpoint disponibili in commercio, approvati dalla Food and Drug Administration (FDA), che riattivano le cellule immunitarie tumorali che sono state silenziate in modo che possano combattere le cellule tumorali.

“Quando c’è un tumore all’interno del corpo, le cellule immunitarie del corpo vengono disattivate dalle cellule tumorali”, ha spiegato Tong.

“L’anticorpo di blocco del checkpoint approvato dalla FDA aiuta a “togliere i freni” che i tumori mettono sulle cellule immunitarie, mentre le molecole di citochine “premono sull’acceleratore” per far ripartire il sistema immunitario e ottenere un esercito di cellule immunitarie per combattere le cellule tumorali. Questi due approcci lavorano insieme per attivare le cellule immunitarie”.

La combinazione degli anticorpi del checkpoint con la citochina ancorata alle particelle ha dimostrato di eliminare con successo molti tumori nel loro studio.

I membri del team sperano che il loro impatto sul trattamento immunoterapico faccia parte di un movimento più ampio verso approcci terapeutici contro il cancro che siano innocui per le cellule sane.

Il nuovo approccio di attaccare le citochine alle particelle potrebbe anche essere utilizzato in futuro per fornire altri tipi di farmaci immunostimolatori, secondo il team.

“I ricercatori sono ancora alla ricerca di trattamenti contro il cancro più sicuri ed efficaci”, ha detto Tong. “Questa motivazione è ciò che ci spinge a sviluppare nuove tecnologie nel settore. L’intera classe di farmaci che vengono impiegati per far ripartire il sistema immunitario per combattere le cellule tumorali in gran parte non ha ancora avuto successo. Il nostro obiettivo è quello di creare nuove soluzioni che consentano ai ricercatori di testare questi farmaci con le terapie esistenti approvate dalla FDA, garantendo sia la sicurezza che una maggiore efficacia”.

Cai ha affermato che la natura della ricerca sul trattamento del cancro richiede competenze in tutte le discipline ingegneristiche.

“Considero questo progetto come un matrimonio perfetto tra l’ingegneria chimica e la scienza dei materiali”, ha detto Cai. “Il primo si concentra sulla parte di sintesi e drug delivery, il secondo sull’applicazione della caratterizzazione avanzata dei materiali. Questa collaborazione non solo accelera la ricerca sull’immunoterapia, ma ha anche la capacità di trasformare il trattamento del cancro”.