Científicos del MIT transforman células inmunitarias en asesinas de cáncer dentro del cuerpo

Un equipo de investigadores del MIT ha logrado un avance significativo en el tratamiento del cáncer y enfermedades autoinmunes al desarrollar una técnica que permite transformar las células inmunitarias en combatientes del cáncer directamente dentro del cuerpo. Esta innovadora estrategia podría simplificar y abaratar los tratamientos inmunológicos avanzados.

La investigación se centra en las células asesinas naturales (NK), un tipo de célula inmunitaria capaz de reconocer y destruir células dañinas, como los linfocitos T cancerosos o aquellos que atacan erróneamente los tejidos sanos, contribuyendo a enfermedades como el linfoma y la hepatitis autoinmune.

A diferencia de los métodos tradicionales que requieren extraer células inmunitarias del paciente y modificarlas en un laboratorio, los científicos del MIT utilizan nanopartículas de lípidos para entregar instrucciones genéticas directamente a las células NK. Estas instrucciones, transportadas por ARN mensajero, indican a las células que produzcan proteínas especializadas para identificar y eliminar células T enfermas.

Las células resultantes, conocidas como células CAR NK, podrían ser efectivas contra diversas enfermedades. Al llevar a cabo el proceso de ingeniería dentro del cuerpo, esta nueva metodología podría eliminar gran parte del tiempo, costo y complejidad asociados con la fabricación de terapias de células inmunitarias personalizadas.

El profesor Daniel Anderson, del Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer y del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia del MIT, destacó que "los desafíos de fabricación con las células CAR NK son significativos. La idea aquí es que se puede entregar una nanopartícula que modifique tus propias células NK con un constructo CAR y les enseñe a atacar las células tumorales".

La investigación fue publicada en la revista Nature Biotechnology, y los autores principales incluyen a Yuang Chen, un investigador postdoctoral del MIT, junto a los estudiantes de posgrado Julia Monkovic y Haseeb Mughal, con la colaboración de Robert Langer, profesor en el MIT.

Complejidades de las inmunoterapias actuales

Las terapias de ingeniería celular inmunitaria han revolucionado las opciones de tratamiento para ciertos tipos de cáncer. En la última década, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) ha aprobado siete terapias contra el cáncer que utilizan células T modificadas genéticamente, conocidas como células T CAR.

Estas terapias funcionan equipando a las células T con receptores diseñados para reconocer marcadores específicos en otras células. Cuando una célula T modificada encuentra su objetivo, como una proteína asociada al cáncer, se activa y ataca a la célula portadora de ese marcador.

Sin embargo, la preparación de estos tratamientos implica pasos complicados. Primero, se extrae sangre del paciente y se envía a una instalación especializada. Allí, los técnicos separan las células T, las modifican genéticamente para producir los receptores deseados y cultivan suficientes células para el tratamiento. Finalmente, las células terminadas deben ser transportadas de regreso al hospital e infundidas en el paciente.

Las células NK ofrecen un enfoque diferente para combatir el cáncer

Los científicos han comenzado a explorar si las células NK podrían ser modificadas de manera similar. Una ventaja importante es su potencial para tratar cánceres y condiciones autoinmunes que involucran células T anormales.

Intentar usar células T CAR contra células T enfermas presenta un problema significativo, ya que ambas son células T, lo que puede llevar a que las células modificadas se reconozcan y destruyan entre sí, socavando el tratamiento.

Las células NK evitan esta complicación porque son un tipo diferente de célula inmunitaria. Pueden ser programadas para atacar células T dañinas sin provocar el mismo problema de que las células T modificadas se destruyan entre sí.

El equipo del MIT investigó si las células NK podrían ser ingenierizadas "in vivo", es decir, directamente dentro del cuerpo, superando así las limitaciones de los métodos tradicionales de fabricación de células CAR NK.

"Si un paciente puede recibir simplemente una infusión de nanopartículas, eso simplificaría drásticamente el proceso y reduciría costos", afirmó Anderson.

A pesar de que los investigadores están desarrollando activamente terapias CAR NK para el cáncer y trastornos autoinmunes, ninguna ha recibido aprobación de la FDA hasta la fecha.

Cómo las nanopartículas de ARN mensajero reprograman las células inmunitarias

El equipo del MIT diseñó nanopartículas lipídicas (LNP) capaces de transportar ARN mensajero a las células NK. El ARN mensajero contiene instrucciones para producir un receptor de antígeno quimérico que dirige a la célula inmunitaria modificada hacia un objetivo específico.

La tecnología puede adaptarse para reconocer diferentes proteínas dependiendo de la enfermedad que se esté tratando. Por ejemplo, los investigadores pueden proporcionar instrucciones para un receptor que reconozca CD19, una proteína presente en células B, o CD3, una proteína que se encuentra en células T, incluidas las responsables de ataques autoinmunes.

Para ayudar a que las nanopartículas lleguen a las células inmunitarias correctas, los científicos cubrieron sus superficies con fragmentos de anticuerpos. Estos fragmentos reconocen y se adhieren a los receptores de las células NK, facilitando la entrega de las instrucciones genéticas donde se necesitan.

Una vez dentro de una célula NK, el ARN mensajero dirige la producción del nuevo receptor, otorgando a la célula inmunitaria la capacidad de reconocer y atacar su objetivo previsto.

Los investigadores probaron si este enfoque podría reprogramar eficientemente las células NK y si las células resultantes podrían combatir el cáncer y las enfermedades autoinmunes en ratones.

Células inmunitarias reprogramadas eliminan tumores en ratones

Los experimentos iniciales produjeron resultados alentadores. Tras inyectar las nanopartículas en ratones, los investigadores lograron modificar aproximadamente el 80 por ciento de las células NK que estaban apuntando.

A continuación, investigaron si estas células modificadas podrían atacar tumores. En ratones con una forma agresiva de melanoma, tres de los cinco animales tratados con nanopartículas diseñadas para dirigir las células NK contra el cáncer experimentaron remisión completa.

Los investigadores también probaron la técnica contra el linfoma de células T utilizando ratones humanizados, que reciben transfusiones de células sanguíneas humanas, lo que les otorga temporalmente sistemas inmunitarios con ciertas características similares a los humanos.

En este modelo, el tratamiento produjo una destrucción sustancial del tumor. Después de cinco inyecciones de las nanopartículas, los tumores fueron completamente eliminados.

Estos resultados fueron comparables a los logrados con células CAR NK producidas mediante el método más tradicional de recolectar células NK, modificarlas fuera del cuerpo y luego devolverlas a los animales. Esto sugiere que generar células CAR NK directamente dentro del cuerpo podría ofrecer capacidades similares para combatir el cáncer mientras se evita el complicado proceso de fabricación requerido por las terapias celulares convencionales.

Una única inyección revierte daños hepáticos autoinmunes

Los investigadores también quisieron determinar si su tecnología podría ayudar a tratar enfermedades autoinmunes, donde el sistema inmunitario daña erróneamente tejidos sanos.

Se centraron en la hepatitis autoinmune, una condición en la que células T anormales atacan a los hepatocitos, las principales células funcionales del hígado. Al diseñar nanopartículas que instruyen a las células NK para reconocer estas células T dañinas, los científicos probaron si podrían interrumpir la respuesta autoinmune.

El tratamiento eliminó con éxito las células T autorreactivas en ratones con la enfermedad. Aún más alentador, el tejido hepático dañado de los animales se curó después de que las células inmunitarias dañinas fueron eliminadas.

Estas mejoras ocurrieron después de solo una inyección de nanopartículas, demostrando el potencial del enfoque más allá del tratamiento del cáncer.

El profesor Langer afirmó que "este estudio es un excelente ejemplo del poder de los sistemas de entrega a nanoescala y su capacidad para tratar potencialmente el cáncer y otras enfermedades".

Una nueva dirección para tratamientos contra el cáncer y enfermedades autoinmunes

Los investigadores creen que la reprogramación de las células NK dentro del cuerpo podría eventualmente proporcionar nuevas opciones de tratamiento para una gama mucho más amplia de condiciones. Entre las enfermedades que esperan abordar se encuentran la esclerosis múltiple y la artritis reumatoide, ambas de las cuales pueden involucrar respuestas inmunitarias dañinas impulsadas por células T disfuncionales.

Aunque los hallazgos son prometedores, los experimentos se realizaron en ratones, y será necesaria más investigación para determinar si la técnica es segura y efectiva en humanos. Si tiene éxito, la tecnología podría hacer que los tratamientos de células inmunitarias ingenierizadas sean considerablemente más accesibles al reemplazar un largo proceso de fabricación en laboratorio con la entrega directa de instrucciones genéticas a través de nanopartículas.

La investigación recibió financiamiento de Sanofi, el Centro Marble para la Nanomedicina del Cáncer y una subvención de apoyo del Instituto Nacional del Cáncer.

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