Científicos ‘cultivan’ células asesinas naturales en un nuevo método para combatir el cáncer
Dos grandes células inmunes asesinas naturales están rodeadas por sus mucho más pequeños exosomas en el chip de microfluidos NK-GO desarrollado en la Universidad de Michigan. Crédito: Yoon-Tae Kang y Zeqi Niu.
Basándose en la promesa de terapias emergentes para desplegar las células inmunitarias asesinas naturales del cuerpo para combatir el cáncer, los investigadores del Centro Oncológico Rogel de la Universidad de Michigan y la Facultad de Ingeniería de la UM han ido un paso más allá.
Han desarrollado lo que se cree que es la primera forma sistemática de atrapar células asesinas naturales y lograr que liberen paquetes que matan el cáncer llamados exosomas. Estos exosomas a nanoescala son miles de veces más pequeños que las células asesinas naturales o las células NK para abreviar y, por lo tanto, son más capaces de penetrar las defensas de las células cancerosas.
Un estudio de prueba de concepto en muestras de sangre de cinco pacientes con -el cáncer de pulmón de células pequeñas demostró que el enfoque podía capturar células asesinas naturales en un chip de microfluidos y usarlas para ‘cultivar’ los exosomas NK.
El equipo multidisciplinario, que incluía ingenieros y oncólogos de la UM, profundizó demostraron que los exosomas podrían matar eficazmente las células tumorales circulantes en cultivos celulares, según los hallazgos publicados en Advanced Science.
«Los exosomas son pequeños sacos de proteínas y otras moléculas que son liberadas naturalmente por casi todos los tipos de células en el cuerpo», dice Yoon-Tae Kang, Ph.D., investigador en ingeniería química y coautor principal del estudio. «En este caso, queríamos ampliar nuestra comprensión de los exosomas NK y tratar de aprovechar su potencial para matar el cáncer».
En comparación con las células NK, los exosomas NK son más estables y fáciles de modificar con fines terapéuticos. él dice. El sistema también tiene potencial para ayudar a diagnosticar y monitorear el cáncer, señala el estudio.
Hace tiempo que aprovechar el poder de las células NK ha presentado una tentadora posibilidad para los investigadores. A diferencia de las células T, las células NK no tienen que ser preparadas por antígenos invasores específicos para combatir a los intrusos.
«Sin embargo, un cuello de botella importante de las terapias basadas en células NK es que después de la inyección de las células NK en los pacientes, no son buenas para infiltrarse en el microambiente tumoral», dice el coautor principal Zeqi Niu, estudiante de doctorado en ingeniería química. «Los exosomas derivados de las células NK contienen las mismas moléculas que eliminan el cáncer, pero son mucho, mucho más pequeñas y más capaces de penetrar en los tumores».
La tecnología
Si bien un Una pequeña cantidad de estudios previos habían examinado la capacidad de los exosomas NK para matar células cancerosas, no había habido un enfoque sistemático para capturar células NK derivadas de pacientes y usarlas para generar exosomas NK, agrega la coautora principal del estudio, Sunitha Nagrath, Ph. .D., profesora asociada de ingeniería química en la UM y miembro del Rogel Cancer Center.
«La ventaja de los exosomas es que son orgánicos, nativos de su cuerpo», dice ella. «No tuvimos que fabricarlos. La belleza del enfoque es poder capturar las células NK en un chip de microfluidos, incubarlas en el chip durante un corto período de tiempo y luego recolectar los exosomas que liberan las células. De lo contrario, tratar de aislar los exosomas directamente de la sangre sería como buscar piedrecitas diminutas en una habitación llena de cosas».
El sistema de recolección de exosomas NK combina tres tecnologías. Primero, los investigadores capturaron las células NK en un chip microfluídico de óxido de grafeno desarrollado en la UM. Luego, las células se incuban, incitándolas a liberar exosomas. Los exosomas son capturados por diminutas perlas magnéticas, llamadas ExoBeads, que están cubiertas con anticuerpos específicos de exosomas; las perlas se extraen del chip y los exosomas NK se separan de ellas mediante un proceso diferente. Simultáneamente, el equipo usó un sistema de biopsia líquida llamado Labyrinth, que también fue desarrollado en la UM, para aislar células tumorales circulantes de muestras de sangre de pacientes para evaluar las correlaciones entre las células NK y los exosomas, y las células tumorales circulantes.
Estos los esfuerzos de investigación en etapa inicial examinaron muestras de cinco pacientes con cáncer de pulmón y dos controles sanos.
«Lo que descubrimos fue que cuantas más células NK estaban presentes en la muestra, menos células tumorales circulantes había», Niu dice. «También descubrimos que cuantas más células tumorales había en una muestra, más exosomas NK estaban presentes, lo que es una pista de que la presencia del cáncer está estimulando a las células NK para que produzcan los exosomas que combaten el cáncer».
Experimentos adicionales demostraron que los exosomas NK derivados de muestras de pacientes podían matar las células tumorales circulantes en cultivos celulares.
Una célula tumoral circulante es aquella que se ha separado de un tumor primario y ha comenzado a viajar por el torrente sanguíneo. Estos pueden sembrar nuevos cánceres en otras partes del cuerpo a través de un proceso conocido como metástasis.
«Cuando comenzamos con esta investigación, no estábamos seguros de si íbamos a poder generar y cosechar los exosomas NK usando un chip y ExoBeads», dice Nagrath. «O si pudiéramos recolectarlos de manera suficientemente eficiente para un uso terapéutico potencial. El proceso de captura de células NK, el proceso de separar los exosomas NK de las perlas, creando un ensayo para evaluar la capacidad de los exosomas para matar células cancerosas, hubo muchos componentes que tenían que ser optimizados para que este enfoque fuera un éxito, y cada uno presentó sus propios desafíos».
Los exosomas también tienen un buen potencial para ser más diseñados y optimizados para ser más potentes y eficientes contra las células cancerosas. , señalan los investigadores.
Próximos pasos
Se necesitará validación y trabajo adicionales para desarrollar la tecnología hacia un posible uso clínico futuro, dice Kang.
El número de las muestras de pacientes incluidas en el estudio se vio limitada por las exigencias de la pandemia de COVID-19, que resultó en el cierre temporal de laboratorios en todo el campus de la UM. Los investigadores planean continuar el trabajo con una mayor cantidad de muestras de pacientes. También están trabajando con colaboradores para probar la eficacia de los exosomas contra tumores in vivo en modelos de cáncer en ratones.
Se está realizando trabajo adicional sobre el uso de la tecnología para capturar células inmunitarias de la sangre para proporcionar médicos con información adicional sobre el cáncer de un paciente. Esto sería diferente de la mayoría de la tecnología de biopsia líquida, que se enfoca en capturar y evaluar las células tumorales circulantes.
Los investigadores también enfatizaron la centralidad de la colaboración entre médicos e ingenieros para hacer avanzar la investigación.
«Los enfoques de inmunoterapia que se dirigen a los puntos de control inmunitarios han revolucionado la terapia del cáncer para varios tipos de cáncer. Sin embargo, solo una pequeña minoría de pacientes muestra un beneficio clínico duradero y una cura», dice la coautora principal Nithya Ramnath, MBBS, oncóloga y profesora de medicina interna en Michigan Medicine. «Sin embargo, los estudios preliminares con células NK, ya sea por sí mismas o en combinación con inhibidores de puntos de control inmunitarios, solo han mostrado resultados modestos. Los exosomas derivados de NK, por otro lado, pueden ubicarse en los tumores de manera más efectiva. El artículo actual representa un avance tecnológico en la capacidad de cosechar no solo células NK, sino también exosomas derivados de NK que podrían ayudar a informar futuros enfoques inmunoterapéuticos».
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Nuevo enfoque para la captura de exosomas derivados de tumores de una línea celular de cáncer de próstata Más información: YoonTae Kang et al, OnChip Biogenesis of Circulating NK Cell Derived Exosomes in NonSmall Cell El cáncer de pulmón exhibe actividad antitumoral, ciencia avanzada (2021). DOI: 10.1002/advs.202003747 Proporcionado por la Universidad de Michigan Cita: Los científicos ‘cultivan’ células asesinas naturales en un nuevo enfoque de lucha contra el cáncer (28 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress. com/news/2021-01-scientists-farm-natural-killer-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.