Pesquisadores na China criaram uma estratégia mais eficiente para produzir células natural killer (NK) para imunoterapia contra o câncer.
As células NK, juntamente com outras funções imunológicas, desempenham um papel fundamental na defesa precoce do corpo contra vírus e câncer. Devido à sua capacidade natural de detectar e destruir células anormais, são ferramentas atraentes para o tratamento do câncer. Na terapia com receptor de antígeno quimérico (CAR)-NK, os cientistas equipam as células NK com um receptor projetado em laboratório (CAR) para que possam reconhecer marcadores específicos nas células cancerígenas e atacá-las com mais precisão.
As abordagens tradicionais de CAR-NK normalmente dependem de células NK maduras coletadas de fontes como sangue periférico ou sangue do cordão umbilical. Existem vários obstáculos a esta abordagem, incluindo a grande variabilidade entre células, a eficiência limitada no processo de modificação genética, os elevados custos de produção e os longos tempos de preparação.
Células NK derivadas de células-tronco do sangue do cordão umbilical
Uma equipe liderada pelo professor Wang Jinyong, do Instituto de Zoologia da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveu uma abordagem diferente. Em vez de modificar células NK maduras, os pesquisadores começaram com CD34+ Células-tronco e progenitoras hematopoiéticas (HSPC) derivadas do sangue do cordão umbilical. A partir dessas células em estágio inicial, eles geraram células NK (iNK) induzidas (ou seja, geradas em laboratório), bem como células iNK (CAR-iNK) projetadas por CAR.
Os resultados da pesquisa foram publicados em Engenharia Biomédica da Natureza.
Esforços iniciais para gerar células NK a partir de CD34 derivado do sangue do cordão umbilical+ Os HSPCs sofrem de baixa eficiência e funções celulares imaturas. Para resolver estas limitações, a equipa avançou a etapa da engenharia genética para um início de desenvolvimento, trabalhando diretamente no CD34+ Estágio do HSPC. Esta estratégia combina transdução CAR, expansão robusta de células progenitoras e direcionamento guiado para a linhagem NK.
Processo de expansão e diferenciação em três etapas
Os pesquisadores usaram um sistema de três estágios. Primeiro, eles expandiram o CD34+ HSPC (ou HSPC transduzido por CD19 CAR) com a ajuda de células alimentadoras AFT024 irradiadas. Em 14 dias, as células se multiplicaram aproximadamente 800 a 1.000 vezes.
Em seguida, as células expandidas foram cultivadas com células alimentadoras OP9 para criar agregados organoides hematopoiéticos artificiais, estruturas que suportam o comprometimento e desenvolvimento eficiente da linhagem NK.
No estágio final, as células que se comprometeram a se tornar células NK podem amadurecer e se multiplicar ainda mais. Este processo gera células iNK ou CAR-iNK altamente puras que expressam CD16 endógeno.
Produção celular massiva de uma única célula-tronco
A equipe de pesquisa descobriu que um único CD34+ HSPCs podem gerar até 14 milhões de células iNK ou 7,6 milhões de células CAR-iNK. Os investigadores estimam que, em teoria, um quinto de uma unidade típica de sangue do cordão umbilical poderia produzir células suficientes para milhares ou mesmo dezenas de milhares de doses terapêuticas.
Outra grande melhoria é a redução dramática dos vetores virais necessários para a engenharia do CAR. Este método utiliza apenas cerca de 1/140.000 (dia de cultura 42) a cerca de 1/600.000 (dia de cultura 49) de vetor viral em comparação com a quantidade normalmente necessária para modificar células NK maduras.
Forte efeito de morte tumoral em modelo de leucemia
Em testes de laboratório, tanto as células iNK quanto as CAR-iNK demonstraram poderosas capacidades de eliminação de tumores. Em modelos de xenoenxerto derivado de linhagem celular (CDX) e xenoenxerto derivado de paciente (PDX) de leucemia linfoblástica aguda de células B humanas (B-ALL), as células CD19 CAR-iNK reduziram o crescimento do tumor e prolongaram a sobrevivência dos animais.
Os pesquisadores disseram que o novo método não apenas melhora a eficiência da produção de células iNK e CAR-iNK, mas também reduz significativamente o custo da engenharia CAR.
Este trabalho foi apoiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia da República Popular da China e pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, entre outras fontes de financiamento.
