O câncer continua sendo a segunda causa de morte nos Estados Unidos. Este ano, cerca de 1,7 milhão de novos casos serão diagnosticados, com quase 610, Espera-se que mil pessoas morram da doença, de acordo com o National Cancer Institute.

Felizmente, vários tratamentos de câncer recentes mostram uma promessa considerável. Entre eles está a terapia com células T do receptor de antígeno quimérico (CAR), que a American Society of Clinical Oncology chamou recentemente de "2018 Advance of the Year". Três pesquisadores da Escola de Engenharia da USC Viterbi - Professora Assistente Stacey Finley, Professor Pin Wang e Professor Assistente Nick Graham - acabam de publicar um artigo em Biophysical Journal que lança luz sobre como este novo tratamento funciona, informações que um dia poderiam resultar em melhores terapias contra o câncer com menos efeitos colaterais.

"Estamos tentando investigar os mecanismos moleculares, "disse Graham, professor assistente de engenharia química e ciência dos materiais. "Ao compreender como funcionam as células T CAR, poderíamos tentar projetar outros melhores. "

Quando o sistema imunológico funciona normalmente, as células imunológicas se movem pelo corpo e procuram patógenos que não pertencem e os matam. Contudo, células cancerosas podem se mascarar, tornando mais difícil para as células boas, como células T, para matá-los.

Com a terapia com células CAR T, as células T de uma pessoa são removidas, geneticamente modificado com proteínas, e então injetado de volta no paciente. As células CAR T resultantes são muito melhores no combate às células cancerosas. Isso porque essas células T CAR modificadas têm um receptor de proteína projetado, o CAR, que pode se ligar às células cancerosas. Quando isso ocorrer, um sinal do CAR diz à célula T para começar a destruir o câncer, secretando as substâncias químicas perforina e granzima.

Terapias com células CAR T

No início deste ano, a Food and Drug Administration aprovou a primeira terapia com células T CAR para o tratamento de algumas pessoas com leucemia avançada e uma forma de linfoma, ambos os cânceres de sangue. Os primeiros resultados mostraram-se muito promissores. Contudo, nos primeiros testes, as terapias com células CAR-T têm se mostrado muito menos eficazes contra a mama, pulmão, próstata e outros cânceres de tumor sólido. Adicionalmente, algumas pessoas submetidas à terapia com células CAR T experimentaram efeitos colaterais significativos; alguns até morreram.

O trio de pesquisadores da USC espera que seu trabalho melhore muito as terapias com células T CAR, revelando o complicado processo pelo qual os CARs ativam as células que lutam contra o câncer. Especificamente, eles estão examinando um processo chamado fosforilação, que é uma reação química que ocorre quando o receptor CAR se choca contra uma célula cancerosa e envia um sinal à célula T para atacar as células ruins.

"Acho que o mais empolgante é que estamos realmente acrescentando ao campo a compreensão de quais locais no CAR estão se tornando fosforilados, a rapidez com que isso acontece e a quantidade de fosforilação de cada site, "disse Finley, o Presidente de Carreira em Início de Carreira Gordon S. Marshall e professor assistente de engenharia biomédica, engenharia química e ciência dos materiais e ciências biológicas.

Por meio de suas pesquisas, Finley, Wang e Graham aprenderam quando e quanta fosforilação ocorre nos seis locais do CAR, que, em uma analogia imperfeita, poderia ser imaginado como "hubs de encaixe, "nas palavras de Graham.

Adicionalmente, eles descobriram que não existe nenhum "porteiro", o que significa que nenhum site CAR deve ser fosforilado antes dos outros. Até agora, estudiosos só tinham uma ideia geral sobre o processo de fosforilação, tornando difícil a bioengenharia de células T CAR que poderiam lutar com sucesso contra seios complexos e complicados, pulmão e outros cânceres de tumor sólido.

Melhores CARs de combate ao câncer

Daqui para frente, Finley, Wang e Graham esperam alavancar suas descobertas na engenharia de CARs mais eficazes no combate ao câncer com menos efeitos colaterais. Isso pode significar que a fosforilação ocorre de forma mais rápida e intensa em determinados locais do CAR, dependendo da complexidade das células cancerosas alvo. Alternativamente, os pesquisadores da USC podem criar CARs para fosforilar menos, evitando assim que as células T que lutam contra o câncer e outras células se tornem muito agressivas e matem as células saudáveis ​​- um problema que surgiu com os primeiros tratamentos de câncer com células CAR T.

Já, Finley construiu modelos quantitativos que prometem muito.

"Assim que tivermos essas ferramentas e modelos quantitativos, devemos ser capazes de aplicá-los a uma variedade de designs diferentes de CARs, "disse Finley, cujo grupo de pesquisa possui expertise em modelos matemáticos. "Talvez você possa usar um modelo, antes de fazer um experimento, para ver se esse novo design funcionaria. Em vez de ter que fazer tantos experimentos tediosos no laboratório, você poderia construir um modelo matemático preditivo para selecionar o melhor projeto. "

Adicionado Wang, o Zohrab A. Kaprielian Fellow em Engenharia e professor de engenharia química e ciência dos materiais, e engenharia biomédica:"Se você quiser tornar as células T mais potentes, a questão é qual a melhor forma de projetar o CAR. Esse é o objetivo da nossa pesquisa, Eu penso."