Leukemia-on-a-chip, dispozitivul care permite testarea în laborator a terapiei CAR-T potrivite pentru fiecare pacient, înainte de administrare
A fost dezvoltat primul dispozitiv de laborator, leukemia-on-a-chip, care simulează măduva osoasă umană din punct de vedere structural și imunologic, conform unui nou studiu publicat în Nature Biomedical Engineering. Acest dispozitiv permite investigarea în timp real a modului în care acționează imunoterapiile de tip CAR-T cu celulele leucemice şi micromediul lor. Leukemia-on-a-chip poate fi produs rapid şi apoi utilizat pentru testarea celulelor maligne ale unui pacient cu leucemie în raport cu diverse tipuri de terapie CAR-T înainte de administrare, fiind stabilit care tratament ar funcţiona cel mai bine.
Dispozitivul leukemia-on-a-chip este o lamă de microscop care conţine celule derivate din măduva osoasă a pacientului, care se auto-organizează sub forma structurală a măduvei osoase din care provin. Ţesutul tridimensional obţinut prin bioinginerie conţine trei medii ale măduvei osoase: vasele de sânge, cavitatea medulară şi ţesutul osos, fiind obţinut un mediu fiziologic similar celui din corpul uman. Cu ajutorul leukemia-on-a-chip, se pot obţine imagini în timp real ale celulelor vii şi se poate efectua analiză moleculară de tip high-throughput. Astfel, se poate studia interacţiunea complexă a unei măduve osoase leucemice cu terapiile CAR-T.
Terapiile CAR-T sunt eficace pentru mulţi pacienţi, dar aproximativ jumătate dintre persoanele la care se administrează prezintă recăderi sau efecte adverse de tip toxic, precum sindromul de eliberare a citokinelor, care poate conduce la decesul pacientului. Metodele actuale de simulare a acţiunii terapiilor CAR-T sunt limitate, cuprinzând testarea pe culturii celulare bidimensionale sau pe modele animale, care nu simulează cu exactitate sistemul imun uman şi micromediul tumoral.
Pentru a investiga performanța noului dispozitiv, a fost dezvoltat un indice analitic și integrativ care permite evaluarea unor diferite modele de celule CAR-T. Au fost studiate modele CAR-T de a doua generaţie, produse conform unor protocoale diferite, precum şi testate celule CAR-T de generaţia a patra, care au semnalizare îmbunătăţită cu ajutorul interleukinei 18.
S-a constatat că celulele din generaţia nouă au avut performanţe mai bune, în special la doze mai mici, iar metodele mai scurte de fabricare a celulelor (culturi de 3 zile, faţă de cele de 9 zile) au condus la un răspuns imun mai eficient. Cu ajutorul leukemia-on-a-chip a fost, de asemenea, observat un efect de stimulare imună adiţională raportat la ţintele principale ale terapiei, factor care ar putea afecta atât eficacitatea, cât şi toxicitatea.
Printre procesele care pot fi observate cu ajutorul dispozitivului leukemia-on-a-chip se numără: extravazarea celulelor T, recunoaşterea celulelor leucemice, activarea imunologică, citotoxicitatea şi îndepărtarea celulelor maligne. De asemenea, pot fi recreate şi evaluate o serie de scenarii observate la pacienţi: remisiunea completă, rezistenţa la tratament, răspunsul iniţial urmat de recădere. Pot fi reproduse cazurile refractare clinic, care sunt determiante atât de expansiunea neadecvată a celulelor CAR-T, cât şi de epuizarea produşilor celulari ai celulelor CAR-T, precum şi scenariile de recădere a bolii cauzate de selecţia clonală a celulelor maligne care nu prezintă markerul CD19, atunci când terapia este de tip anti-CD19.
Citeşte şi:
- Intestine-on-a-chip: biotehnologia care permite înțelegerea mecanismelor fiziopatologice și genetice în cazul unei afecțiuni inflamatorii a intestinului la copii
- #ASH19. Microvasculature-on-chip: Vasele de sânge artificiale care permit studiul apariției, comportamentului și vindecării trombilor
- Neurons-on-chip: Primii neuroni artificiali, identici ca proprietăți și funcții cu cei biologici, dezvoltați în scopul vindecării afecțiunilor cronice