I ricercatori dell'UBC hanno scoperto come coltivare in modo affidabile un tipo cruciale di cellula immunitaria a partire dalle cellule staminali. Questa scoperta potrebbe rendere le terapie cellulari più efficaci più economiche, rapide e ampiamente disponibili.
Per la prima volta, gli scienziati hanno capito come coltivare in laboratorio in modo affidabile un tipo fondamentale di cellula immunitaria umana a partire da cellule staminali: una svolta che potrebbe contribuire a trasformare i "farmaci viventi" all'avanguardia in trattamenti più economici, rapidi e facilmente accessibili.
I ricercatori dell'Università della British Columbia riferiscono di essere ora in grado di indirizzare le cellule staminali umane verso la trasformazione in uno dei due potenti tipi di cellule immunitarie, note come linfociti T helper e linfociti T killer, in modo controllato e scalabile. Le loro scoperte, pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell, affrontano uno dei principali ostacoli che impediscono di rendere disponibili le terapie cellulari ingegnerizzate a un maggior numero di pazienti.
Le terapie cellulari ingegnerizzate, compresi i trattamenti CAR-T per il cancro, agiscono riprogrammando le cellule immunitarie del paziente in modo che possano riconoscere e distruggere la malattia. Queste terapie hanno prodotto risultati straordinari per alcune persone affette da tumori altrimenti incurabili, guadagnandosi il soprannome di "farmaci viventi".
Ma le terapie cellulari odierne sono personalizzate per ogni paziente, utilizzando le cellule immunitarie di quella persona. Ciò significa settimane di produzione complessa e personalizzata, costi elevati e disponibilità limitata.
"Le terapie cellulari ingegnerizzate stanno trasformando la medicina moderna", ha affermato in un comunicato stampa Peter Zandstra, coautore senior dello studio, professore e direttore della Facoltà di Ingegneria Biomedica dell'UBC. "Questo studio affronta una delle maggiori sfide nel rendere questi trattamenti salvavita accessibili a un maggior numero di persone, mostrando per la prima volta un metodo affidabile e scalabile per coltivare più tipi di cellule immunitarie".
La visione a lungo termine in questo campo è quella di abbandonare la produzione "un paziente alla volta" e puntare su prodotti pronti all'uso, realizzati in anticipo da fonti rinnovabili come le cellule staminali. In linea di principio, le cellule staminali possono essere coltivate in grandi quantità e poi guidate per trasformarsi in specifici tipi cellulari su richiesta.
Questa è esattamente la direzione verso cui puntano i ricercatori, ha osservato Megan Levings, coautrice senior e professoressa di chirurgia e ingegneria biomedica presso l'UBC.
"L'obiettivo a lungo termine è quello di avere terapie cellulari pronte all'uso, prodotte in anticipo e su larga scala a partire da una fonte rinnovabile come le cellule staminali", ha affermato nel comunicato stampa. "Questo renderebbe i trattamenti molto più convenienti e pronti all'uso quando i pazienti ne hanno bisogno".
Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati devono essere in grado di generare il giusto mix di cellule immunitarie. Le terapie cellulari antitumorali funzionano meglio quando sono presenti sia linfociti T killer che linfociti T helper. I linfociti T killer attaccano direttamente le cellule infette o cancerose. I linfociti T helper agiscono più come conduttori, rilevando le minacce, attivando altre cellule immunitarie e contribuendo a prolungare la risposta immunitaria.
Sebbene i ricercatori abbiano fatto progressi nel trasformare le cellule staminali in cellule T killer, la produzione affidabile di cellule T helper è rimasta fuori portata.
"Le cellule T helper sono essenziali per una risposta immunitaria forte e duratura", ha aggiunto Levings. "È fondamentale avere entrambe le cose per massimizzare l'efficacia e la flessibilità delle terapie disponibili in commercio".
Nel nuovo studio, il team dell'UBC ha scoperto come risolvere questo annoso problema, adattando attentamente i segnali biologici che guidano le cellule staminali durante la loro maturazione in cellule immunitarie.
Si sono concentrati su un segnale di sviluppo chiamato Notch, noto per la sua importanza nelle prime fasi della formazione delle cellule immunitarie. I ricercatori hanno scoperto che, sebbene Notch sia necessario all'inizio, mantenerlo attivo per troppo tempo blocca la formazione dei linfociti T helper.
Imparando quando e come aumentare o diminuire questo segnale, gli scienziati hanno potuto controllare il destino delle cellule in via di sviluppo.
"Regolando con precisione quando e quanto questo segnale viene ridotto, siamo stati in grado di indirizzare le cellule staminali a trasformarsi in cellule T helper o killer", ha aggiunto il co-autore Ross Jones, ricercatore associato presso lo Zandstra Lab. "Siamo stati in grado di farlo in condizioni di laboratorio controllate, direttamente applicabili alla bioproduzione nel mondo reale, il che rappresenta un passo essenziale per trasformare questa scoperta in una terapia praticabile".
Non basta semplicemente creare cellule che assomiglino ai linfociti T helper al microscopio. Devono anche comportarsi come quelle vere.
Il team ha dimostrato che i linfociti T helper coltivati in laboratorio contenevano marcatori di cellule sane e mature e presentavano un'ampia varietà di recettori immunitari, le "antenne" molecolari che consentono ai linfociti T di riconoscere diverse minacce. Le cellule potevano anche specializzarsi in diversi sottotipi di linfociti T helper che svolgono ruoli distinti nel sistema immunitario.
"Queste cellule hanno l'aspetto e si comportano come autentiche cellule T helper umane", ha aggiunto il co-autore Kevin Salim, dottorando presso l'UBC presso il Levings Lab. "Questo è fondamentale per il futuro potenziale terapeutico".
Essere in grado di generare sia linfociti T helper che killer dalle cellule staminali, e di controllarne l'equilibrio, potrebbe rendere le future terapie derivate dalle cellule staminali più efficaci e flessibili. Ad esempio, i ricercatori potrebbero progettare prodotti cellulari su misura per diverse patologie o regolare il rapporto tra cellule helper e killer per definire con precisione l'intensità e la durata di una risposta immunitaria.
"Si tratta di un importante passo avanti nella nostra capacità di sviluppare terapie cellulari immunitarie scalabili e accessibili", ha aggiunto Zandstra. "Questa tecnologia costituisce ora la base per testare il ruolo dei linfociti T helper nel supportare l'eliminazione delle cellule tumorali e generare nuovi tipi di cellule derivate dai linfociti T helper, come i linfociti T regolatori, per applicazioni cliniche".
I linfociti T regolatori sono un altro tipo di cellula immunitaria specializzata che contribuisce a mantenere il sistema immunitario in equilibrio e a impedirgli di attaccare i tessuti dell'organismo. In futuro, i linfociti T regolatori derivati dalle cellule staminali potrebbero essere utilizzati per trattare malattie autoimmuni o per favorire l'accettazione degli organi trapiantati da parte dell'organismo.
Per ora, il lavoro del team dell'UBC rappresenta un passo fondamentale verso questa visione più ampia. Dimostrando che le cellule staminali possono essere trasformate in modo affidabile in entrambi i principali tipi di cellule T in condizioni adatte alla produzione su larga scala, hanno reso l'idea di farmaci vivi e pronti all'uso più vicina alla realtà.
Se studi futuri confermeranno la sicurezza e l'efficacia di queste cellule coltivate in laboratorio sugli animali e, in seguito, sugli esseri umani, i pazienti affetti da cancro, malattie infettive e disturbi autoimmuni potrebbero un giorno ricevere potenti terapie cellulari immunitarie pre-confezionate, senza la lunga attesa o i prezzi elevati che caratterizzano gli attuali trattamenti personalizzati.
Fonte: La Facoltà di Medicina dell'Università della Columbia Britannica