Em 1989, dois alunos de graduação da Universidade Livre de Bruxelas foram convidados a testar soro de sangue congelado de camelos, e tropeçou em um tipo de anticorpo até então desconhecido. Era uma versão miniaturizada de um anticorpo humano, composto apenas por duas cadeias de proteínas pesadas, em vez de duas cadeias leves e duas pesadas. Como eles finalmente relataram, a presença dos anticorpos foi confirmada não só em camelos, mas também em lhamas e alpacas.

Avance 30 anos. No jornal PNAS esta semana, pesquisadores do Hospital Infantil de Boston e do MIT mostram que esses mini-anticorpos, encolheu ainda mais para criar os chamados nanocorpos, pode ajudar a resolver um problema no campo do câncer:fazer com que as terapias com células T do CAR funcionem em tumores sólidos.

Altamente promissor para câncer de sangue, A terapia com células T do receptor de antígeno quimérico (CAR) cria geneticamente as células T do próprio paciente para torná-las melhores no ataque às células cancerosas. O Centro Dana-Farber / Boston infantil de câncer e doenças do sangue está usando atualmente a terapia com células T CAR para leucemia linfocítica aguda recorrente (LLA), por exemplo.

Mas as células CAR T não são boas na eliminação de tumores sólidos. Tem sido difícil encontrar proteínas específicas do câncer em tumores sólidos que possam servir como alvos seguros. Os tumores sólidos também são protegidos por uma matriz extracelular, uma rede de suporte de proteínas que atua como uma barreira, bem como moléculas imunossupressoras que enfraquecem o ataque das células T.

Repensando as células T CAR

É aí que entram os nanocorpos. Por duas décadas, eles permaneceram em grande parte nas mãos da equipe belga. Mas isso mudou depois que a patente expirou em 2013.

"Muitas pessoas entraram no jogo e começaram a apreciar as propriedades únicas dos nanocorpos, "diz Hidde Ploegh, Ph.D., um imunologista do Programa de Medicina Celular e Molecular do Boston Children's e pesquisador sênior do PNAS estude.

Um atributo útil são suas habilidades aprimoradas de direcionamento. Ploegh e sua equipe no Boston Children's, em colaboração com Noo Jalikhani, Ph.D., e Richard Hynes, Ph.D. no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT, têm nanocorpos aproveitados para transportar agentes de imagem, permitindo a visualização precisa de cânceres metastáticos.

A equipe de Hynes direcionou os nanocorpos para a matriz extracelular dos tumores, ou ECM - visando agentes de imagem não nas próprias células cancerosas, mas no ambiente que os rodeia. Esses marcadores são comuns a muitos tumores, mas normalmente não aparecem em células normais.

"Nosso laboratório e o laboratório Hynes estão entre os poucos que buscam ativamente essa abordagem de direcionamento ao microambiente tumoral, "diz Ploegh." A maioria dos laboratórios está procurando por antígenos específicos para tumores.

Visando protetores de tumor

O laboratório de Ploegh levou essa ideia para a terapia com células T CAR. O time dele, incluindo membros do laboratório Hynes, visou exatamente os fatores que tornam os tumores sólidos difíceis de tratar.

As células CAR T que eles criaram foram cravejadas de nanocorpos que reconhecem proteínas específicas no ambiente do tumor, portando sinais direcionando-os a matar qualquer célula a que se vinculem. Uma proteína, EIIIB, uma variante da fibronectina, é encontrado apenas em vasos sanguíneos recém-formados que fornecem nutrientes aos tumores. Outro, PD-L1, é uma proteína imunossupressora que a maioria dos cânceres usa para silenciar as células T que se aproximam.

A bioquímica Jessica Ingram, Ph.D. do Dana-Farber Cancer Institute, Parceiro de Ploegh e co-autor do jornal, liderou o pipeline de fabricação. Ela iria dirigir para Amherst, Massa., para reunir células T de duas alpacas, Bryson e Sanchez, injete-os com o antígeno de interesse e colete seu sangue para processamento posterior em Boston para gerar mini-anticorpos.

Eliminando melanoma e câncer de cólon

Testado em dois modelos separados de camundongos com melanoma, bem como um modelo de adenocarcinoma de cólon em camundongos, as células CAR T baseadas em nanocorpo mataram células tumorais, retardou significativamente o crescimento do tumor e melhorou a sobrevivência dos animais, sem efeitos colaterais prontamente aparentes.

Ploegh acredita que as células T modificadas funcionam por meio de uma combinação de fatores. Eles causaram danos ao tecido tumoral, que tende a estimular respostas imunes inflamatórias. Visar o EIIIB pode danificar os vasos sanguíneos de uma forma que diminui o fornecimento de sangue aos tumores, ao mesmo tempo que os torna mais permeáveis ​​aos medicamentos contra o câncer.

"Se você destruir o suprimento de sangue local e causar vazamento vascular, talvez você possa melhorar a entrega de outras coisas que podem ter mais dificuldade em entrar, "diz Ploegh." Acho que devemos olhar para isso como parte de uma terapia combinada.

Direções futuras

Ploegh thinks his team's approach could be useful in many solid tumors. He's particularly interested in testing nanobody-based CAR T cells in models of pancreatic cancer and cholangiocarcinoma, a bile duct cancer from which Ingram passed away in 2018.

The technology itself can be pushed even further, says Ploegh.

"Nanobodies could potentially carry a cytokine to boost the immune response to the tumor, toxic molecules that kill tumor and radioisotopes to irradiate the tumor at close range, " he says. "CAR T cells are the battering ram that would come in to open the door; the other elements would finish the job. Em teoria, you could equip a single T cell with multiple chimeric antigen receptors and achieve even more precision. That's something we would like to pursue."

Yushu Joy Xie, a graduate student in Boston Children's Program in Cellular and Molecular Medicine and MIT's Koch Institute, was first author on the paper. Supporters include the Lustgarten Foundation, a National Science Foundation, os Institutos Nacionais de Saúde, the American Gastroenterological Association, the Howard Hughes Medical Institute Department of Defense and the National Cancer Institute. See the paper for details on authors and funders.