Immunoterapia CAR T zrewolucjonizowała leczenie niektórych nowotworów krwi, jednak jej rozwój wciąż napotyka na istotne ograniczenia. Testy przedkliniczne na modelach zwierzęcych są kosztowne, czasochłonne i często nie oddają złożoności ludzkiego układu odpornościowego. Zespół badaczy z NYU Tandon School of Engineering, pod kierunkiem prof. Weiqianga Chena, opracował przełomowe urządzenie wielkości szkiełka mikroskopowego, które jako pierwsze odtwarza zarówno strukturę ludzkiego szpiku kostnego, jak i pełny układ immunologiczny. To immunokompetentne narzędzie laboratoryjne może znacząco przyspieszyć rozwój terapii CAR T, dostarczając lekarzom nowego narzędzia do personalizacji leczenia pacjentów z białaczką.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Czym jest „białaczka na chipie” i jak może zastąpić testy na zwierzętach w badaniach nad immunoterapią.
- Jak nowe urządzenie odtwarza ludzki szpik kostny i układ odpornościowy w warunkach laboratoryjnych.
- Jakie mechanizmy działania komórek CAR T udało się zaobserwować w czasie rzeczywistym.
- Dlaczego ta technologia może zrewolucjonizować personalizację leczenia białaczki.
„Białaczka na układzie scalonym” – nowa platforma testowa
Nowatorskie urządzenie nazwane przez badaczy „białaczką na chipie” odwzorowuje trzy kluczowe komponenty szpiku kostnego: naczynia krwionośne, jamę szpikową i warstwę korową kości. Co istotne, po zasiedleniu ludzkimi komórkami szpiku system samoorganizuje się, tworząc strukturę i funkcję bliską tej obecnej w ludzkim organizmie. Komórki zaczynają produkować własne białka strukturalne, takie jak kolagen, fibronektyna i laminina, co pozwala nie tylko na fizyczne odwzorowanie środowiska szpiku, ale także na jego immunologiczną aktywność.
Badanie zostało opisane na łamach Nature Biomedical Engineering i zbiega się z inicjatywą FDA, która ogłosiła plan wycofywania obowiązkowych testów na zwierzętach w przedklinicznej ocenie bezpieczeństwa nowych terapii, w tym przeciwciał monoklonalnych.
Rewolucja w testowaniu terapii CAR T
Terapia CAR T polega na genetycznym przeprogramowaniu limfocytów T pacjenta tak, aby rozpoznawały i niszczyły komórki nowotworowe. Choć metoda ta przyniosła spektakularne efekty w leczeniu chłoniaków i białaczek, nadal niesie wysokie ryzyko działań niepożądanych, takich jak zespół uwalniania cytokin. Co więcej, niemal połowa pacjentów doświadcza nawrotu choroby.
Nowe urządzenie pozwala na śledzenie działania komórek CAR T w czasie rzeczywistym w warunkach odwzorowujących środowisko pacjenta. Używając technik obrazowania, zespół Chena mógł obserwować, jak komórki immunologiczne przemieszczają się przez naczynia krwionośne, lokalizują komórki nowotworowe i je eliminują.
Możemy teraz obserwować przebieg leczenia raka tak, jakbyśmy to robili u pacjenta, ale w całkowicie kontrolowanych warunkach, bez eksperymentów na zwierzętach – podkreślił Weiqiang Chen.
Przełomowe obserwacje w czasie rzeczywistym
Jednym z najciekawszych odkryć była zdolność urządzenia do odwzorowania efektu „immunologicznego patrolowania” – komórki CAR T poruszały się dynamicznie, wyraźnie zwalniając w pobliżu komórek nowotworowych, aby je zniszczyć.
Obserwowaliśmy, jak komórki układu odpornościowego patrolują swoje środowisko, nawiązują kontakt z komórkami nowotworowymi i zabijają je jedną po drugiej – powiedział Chen.
Zespół zauważył również tzw. efekt widza: aktywowane komórki CAR T pobudzają inne komórki odpornościowe, które nie zostały zmodyfikowane, co może zarówno zwiększać skuteczność terapii, jak i wywoływać działania niepożądane.
Nowe możliwości personalizacji leczenia
Korzystając z urządzenia, badacze byli w stanie symulować różne scenariusze kliniczne, takie jak remisja, oporność na leczenie czy nawrót choroby. Szczególnie obiecujące okazały się komórki CAR T czwartej generacji, które wykazywały lepszą skuteczność terapeutyczną, nawet przy niższych dawkach.
W odróżnieniu od modeli zwierzęcych, których przygotowanie trwa miesiące, nowe urządzenie można przygotować w ciągu pół dnia i prowadzić eksperymenty trwające dwa tygodnie. To znacząco skraca czas testowania i może umożliwić lekarzom szybkie określenie, które podejście terapeutyczne będzie najlepsze dla konkretnego pacjenta.
Ta technologia mogłaby ostatecznie umożliwić lekarzom testowanie komórek nowotworowych pacjenta w odniesieniu do różnych projektów terapii przed rozpoczęciem leczenia – wyjaśnił Chen. Zamiast podejścia typu ‘jeden rozmiar dla wszystkich’ moglibyśmy określić, które konkretne leczenie będzie najlepsze dla każdego pacjenta.
Kompleksowa analiza odpowiedzi immunologicznej
Aby umożliwić dokładną ocenę skuteczności różnych wariantów terapii CAR T, zespół opracował wskaźnik integracyjny oparty na macierzy danych. Dzięki temu możliwa jest analiza wielu aspektów odpowiedzi immunologicznej jednocześnie, co zwiększa szansę na trafną predykcję skuteczności leczenia w warunkach klinicznych.
Oprócz prof. Chena, autorami publikacji są: Chao Ma, Huishu Wang, Lunan Liu i Jie Tong (NYU Tandon), Matthew T. Witkowski (University of Colorado Anschutz Medical Campus), Iannis Aifantis (NYU Grossman School of Medicine) oraz Saba Ghassemi (University of Pennsylvania).
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Urządzenie „białaczka na chipie” opracowane przez NYU Tandon odwzorowuje strukturę szpiku kostnego i układ odpornościowy człowieka, umożliwiając testowanie terapii CAR T bez użycia zwierząt.
- Technologia pozwala obserwować w czasie rzeczywistym interakcje komórek CAR T z komórkami nowotworowymi oraz efekt „immunologicznego patrolowania”.
- W badaniach odtworzono typowe scenariusze kliniczne – remisję, oporność i nawrót choroby – testując skuteczność komórek CAR T czwartej generacji.
- Nowa platforma skraca czas badań z miesięcy do dwóch tygodni i umożliwia personalizację leczenia białaczki dla konkretnego pacjenta.
Źródło:
- Nature Biomedical Engineering
- NYU Tandon School of Engineering
