Uma célula-tronco gera 14 milhões de células NK que matam tumores em grande avanço no câncer

As células NK desempenham um papel crítico na defesa precoce do corpo contra vírus e câncer, juntamente com outras funções imunológicas. Devido à sua capacidade natural de detectar e destruir células anormais, são uma ferramenta atraente 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 (um CAR) para que possam reconhecer um marcador específico nas células cancerígenas e atacá-las com mais precisão.

As abordagens tradicionais de CAR-NK geralmente dependem de células NK maduras coletadas de fontes como sangue periférico ou sangue do cordão umbilical. Este método apresenta vários obstáculos, incluindo grande variabilidade entre células, eficiência limitada durante a modificação genética, altos custos de produção e longos tempos de preparação.

Células NK derivadas de células-tronco do sangue do cordão umbilical

Uma equipe liderada pelo Prof. 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 (HSPCs) retiradas do sangue do cordão umbilical. A partir dessas células em estágio inicial, eles geraram células NK (iNK) induzidas (isto é, geradas em laboratório), bem como células iNK (CAR-iNK) projetadas por CAR.

As descobertas foram publicadas em Engenharia Biomédica da Natureza.

Esforços anteriores para produzir células NK a partir de CD34 derivado do sangue do cordão umbilical⁺ Os HSPCs lutaram contra a baixa eficiência e a função celular imatura. Para resolver essas limitações, a equipe avançou a etapa da engenharia genética para um início de desenvolvimento, trabalhando diretamente no CD34⁺ Estágio do HSPC. Esta estratégia combinou transdução de CAR, forte expansão de células progenitoras e orientou o compromisso com a linhagem NK.

Processo de expansão e diferenciação em três etapas

Os pesquisadores usaram um sistema de três estágios. Primeiro, eles expandiram o CD34⁺ HSPCs (ou HSPCs transduzidos por CD19 CAR) com a ajuda de células alimentadoras AFT024 irradiadas. Em 14 dias, as células se multiplicaram cerca de 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.

Na fase final, as células que se comprometeram a tornar-se células NK foram autorizadas a amadurecer e a multiplicar-se ainda mais. Este processo produziu células iNK ou CAR-iNK altamente puras que expressavam CD16 endógeno.

Produção massiva de células de uma única célula-tronco

A equipe descobriu que um único CD34⁺ O HSPC poderia gerar até 14 milhões de células iNK ou 7,6 milhões de células CAR-iNK. Os investigadores estimam que um quinto de uma unidade típica de sangue do cordão umbilical poderia, teoricamente, produzir células suficientes para milhares ou mesmo dezenas de milhares de doses de tratamento.

Outra grande melhoria foi a redução acentuada do vetor viral necessária para a engenharia do CAR. Em comparação com a quantidade normalmente necessária para modificar células NK maduras, este método utilizou apenas cerca de ~1/140.000 (no dia 42 da cultura) a ~1/600.000 (no dia 49) como vetor viral.

Forte morte de tumores em modelos de leucemia

Em testes de laboratório, tanto as células iNK quanto as CAR-iNK demonstraram uma poderosa capacidade de matar 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.

Segundo os pesquisadores, a nova abordagem não só melhora a eficiência da produção de células iNK e CAR-iNK, mas também reduz significativamente o custo da engenharia CAR.

O trabalho foi apoiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia da República Popular da China e pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, juntamente com outras fontes de financiamento.