Cientistas fazendam células assassinas naturais em nova abordagem de combate ao câncer

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Cientistas 'fazendam' células assassinas naturais em nova
abordagem de combate ao câncer
Engenheiros e oncologistas se uniram para desenvolver um chip microfluídico capaz de capturar as
células imunes assassinas naturais do corpo para colher seus exossomas que matam o câncer.
Duas grandes células imunes assassinas naturais estão cercadas por seus exossomos muito menores
no chip microfluídico NK-GO desenvolvido na Universidade de Michigan.
Com base na promessa de terapias emergentes para implantar as células imunes “assassinas naturais”
do corpo para combater o câncer, pesquisadores da Universidade de Michigan foram um passo além.
Eles desenvolveram o que se acredita ser a primeira maneira sistemática de capturar células assassinas
naturais e levá-las a liberar pacotes de morte de câncer chamados exossomas. Esses exossomos em
nanoespamento são milhares de vezes menores do que as células assassinas naturais – ou células NK
para abreviar – e, portanto, mais capazes de penetrar nas defesas das células cancerígenas.
Um estudo de prova de conceito em amostras de sangue de cinco pacientes com câncer de pulmão de
células não pequenas demonstrou que a abordagem foi capaz de capturar células assassinas naturais
em um chip microfluídico e usá-las para “armular” os exossomos NK.
A equipe multidisciplinar, que incluiu engenheiros da U-M e oncologistas, demonstrou ainda que os
exossomos poderiam efetivamente matar células tumorais circulantes em culturas celulares, de acordo
com descobertas publicadas na Advanced Science.
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“Os exssomas são pequenos sacos de proteínas e outras moléculas que são naturalmente liberadas por
quase todos os tipos de células do corpo”, diz Yoon-Tae Kang, Ph.D., pesquisador em engenharia
química e co-autor principal do estudo. “Neste caso, queríamos expandir nossa compreensão dos
exossomos NK e tentar aproveitar seu potencial de matar o câncer”.
Em comparação com as células NK, os exossomos NK são mais estáveis e mais fáceis de modificar
para fins terapêuticos, diz ele. O sistema também tem potencial para ajudar a diagnosticar e monitorar o
câncer, observa o estudo.
Aproveitar o poder das células NK há muito tempo apresenta uma possibilidade tentadora para os
pesquisadores. Ao contrário das células T, as células NK não precisam ser preparadas por antígenos
específicos de invasores para combater os intrusos.
“Um dos principais gargalos das terapias baseadas em células NK, no entanto, é que, após a injeção
das células NK em pacientes, elas não são boas em se infiltrar no microambiente do tumor”, diz o co-
autor Zeqi Niu, um estudante de doutorado em engenharia química. “Os exossomas derivados de
células NK contêm as mesmas moléculas que matam o câncer, mas são muito, muito menores e mais
capazes de penetrar nos tumores”.
A tecnologia
Embora um pequeno número de estudos anteriores tenha examinado a capacidade dos exossomas NK
de matar células cancerígenas, não havia sido uma abordagem sistemática para capturar células NK
derivadas de pacientes e usá-las para gerar exossomos NK, acrescenta a coautora sênior do estudo,
Sunitha Nagrath, professora associada de engenharia química da U-M e membro do Rogel Cancer
Center.
“A vantagem dos exossomos é que eles são orgânicos, nativos do seu corpo”, diz ela. “Não tivemos que
fabricá-los. A beleza da abordagem é ser capaz de capturar as células NK em um chip microfluídico,
incuba-las no chip por um curto período de tempo e, em seguida, coletar os exossomas que são
liberados pelas células. Caso contrário, tentar isolar os exossomos diretamente do sangue seria como
procurar seixos minúsculos em uma sala cheia de coisas.
O sistema de colheita exosome da NK combina três tecnologias. Primeiro, os pesquisadores capturaram
as células NK em um chip microfluídico de óxido de grafeno desenvolvido na U-M. Em seguida, as
células são incubadas, levando-as a liberar exossomos. Os exossomas são capturados por minúsculas
contas magnéticas, chamadas ExoBeads, que são revestidas com anticorpos específicos do exssoal; as
contas são removidas do chip e os exossomos NK são separados deles usando um processo diferente.
Simultaneamente, a equipe usou um sistema de biópsia líquida chamado Labyrinth, que também foi
desenvolvido na U-M, para isolar células tumorais circulantes de amostras de sangue de pacientes para
avaliar correlações entre células NK e exossomos, e células tumorais circulantes.
Esses esforços de pesquisa em estágio inicial examinaram amostras de cinco pacientes com câncer de
pulmão e dois controles saudáveis.
“O que descobrimos foi que quanto mais células NK estavam presentes na amostra, menos células
tumorais circulantes havia”, diz Niu. “Também descobrimos que quanto mais células tumorais estavam
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em uma amostra, mais exossomos NK estavam presentes – o que é um indício de que a presença do
câncer está estimulando as células NK a produzir os exossomos que combatem o câncer”.
Experimentos adicionais mostraram que os exossomos NK derivados de amostras de pacientes foram
de fato capazes de matar células tumorais circulantes em culturas de células. “A vantagem dos
exossomos é que eles são orgânicos, nativos do seu corpo. Não tivemos que fabricá-los”, disse Nagrath.
Uma célula tumoral circulante é aquela que se separou de um tumor primário e começou a viajar pela
corrente sanguínea. Estes podem então semear novos cânceres em outras partes do corpo através de
um processo conhecido como metástase.
“Quando começamos essa pesquisa, não tínhamos certeza se íamos ser capazes de gerar e colher os
exossomos NK usando um chip e ExoBeads”, diz Nagrath. “Ou se formos capazes de coletá-los de
forma eficiente o suficiente para o uso terapêutico potencial. O processo de captura de células NK, o
processo de separação dos exossomos NK das contas, criando um ensaio para avaliar a capacidade
dos exossomas de matar células cancerígenas – havia muitos componentes que tinham que ser
otimizados para que essa abordagem fosse um sucesso, e cada um apresentou seus próprios desafios.
Os exossomas também têm um bom potencial para serem mais bem projetados e otimizados para
serem mais potentes e eficientes contra as células cancerígenas, observam os pesquisadores.
Próximos passos
Validação e trabalho adicionais serão necessários para desenvolver a tecnologia em direção ao
potencial uso clínico futuro, diz Kang.
O número de amostras de pacientes incluídas no estudo foi limitado pelas exigências da pandemia de
COVID-19, o que resultou em fechamentos temporários de laboratórios em todo o campus da U-M. Os
pesquisadores planejam continuar o trabalho com um número maior de amostras de pacientes. Eles
também estão trabalhando com colaboradores para testar a eficácia dos exossomos contra tumores in
vivo – em modelos de câncer em camundongos.
Trabalho adicional está sendo feito sobre o uso da tecnologia para capturar células imunes do sangue
para fornecer aos médicos informações adicionais sobre o câncer de um paciente. Isso seria diferente
da maioria da tecnologia de biópsia líquida, que se concentra na captura e avaliação das células
tumorais circulantes.
Os pesquisadores também enfatizaram a centralidade da colaboração entre médicos e engenheiros na
mudança da pesquisa.
“Abordagens de imunoterapia que visam pontos de verificação imunológico revolucionaram a terapia do
câncer para vários tipos de câncer. No entanto, apenas uma pequena minoria de pacientes exibe um
benefício clínico durável e cura”, diz o co-autor sênior Nithya Ramnath, MBBS, um oncologista e
professor de medicina interna da Michigan Medicine.
“Estudos preliminares com células NK por si só ou em combinação com inibidores de ponto de
verificação imunológico, no entanto, mostraram apenas resultados modestos. Os exossomos derivados
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do NK, por outro lado, são capazes de abrigar tumores de forma mais eficaz. O artigo atual representa
um avanço tecnológico na capacidade de colher não apenas células NK, mas também exossomos
derivados do NK que poderiam ajudar a informar futuras abordagensimunoterapêuticas.
Referência: Yoon-Tae Kang, On-Chip Biogenesis of Circulating NK Cell-Derived Exosomes in Non-Small
Cell Lung Cancer Exhibit Anti-Tumoral Activity, Advanced Science (2021). DOI: 10.1002/advs.202003747
Adaptado do comunicado de imprensa original fornecido pela Universidade de Michigan
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003747
https://labblog.uofmhealth.org/lab-report/scientists-farm-natural-killer-cells-novel-cancer-fighting-approach