Per monitorare la terapia contro il cancro, i ricercatori etichettano le cellule T CAR con marcatori di imaging

Gli scienziati hanno ora scoperto un nuovo modo per tracciare le cellule T CAR nel corpo, secondo uno studio condotto da ricercatori della Perelman School of Medicine dell'Università della Pennsylvania. I ricercatori hanno ingegnerizzato geneticamente le cellule T CAR con tag molecolari, che sono stati in grado di monitorare in un modello animale utilizzando la tomografia a emissione di posizione (PET). I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Therapy.

"Attualmente, l'unico modo per sapere se una terapia genica o cellulare è ancora presente nel corpo è eseguire regolarmente la biopsia dei tumori o il prelievo di sangue, che offrono misurazioni molto grossolane della terapia. Con la nostra tecnologia, i medici sarebbero in grado di vedere, quantitativamente, il numero e la posizione delle cellule T CAR che sono durate nel corpo nel tempo, che è un indicatore della durata della terapia e della potenziale efficacia ", ha affermato Mark Sellmyer, MD, Ph.D., assistente professore di Radiologia. "L'imaging delle cellule T CAR consentirà inoltre ai ricercatori di testare e modificare più facilmente le terapie per molti diversi tipi di malattie nell'ambito della ricerca".

Sellmyer ha co-condotto lo studio con Michael Farwell, MD, un assistente professore di radiologia alla Penn, Michael Milone MD, Ph.D., un professore associato di Patologia e medicina di laboratorio alla Penn e Sarah Richman MD, Ph.D., un medico curante presso il Children's Hospital di Philadelphia (CHOP).

Le scansioni PET producono immagini colorate e multidimensionali del corpo umano con l'uso di farmaci radiotraccianti-radioattivi che sono spesso piccole molecole, come il glucosio, che possono accumularsi nei tumori o legarsi a proteine ​​specifiche per indicare la malattia. Ad esempio, quando il radiotracciante fluorodesossiglucosio (FDG) viene iniettato nel corpo, le cellule tumorali assorbono la molecola a una velocità maggiore rispetto alle cellule circostanti. Una telecamera scatta foto di quei "punti caldi" del cancro e li ricostruisce su un computer, consentendo ai medici di vedere dove è presente la malattia.

Tuttavia, nel caso di terapie cellulari, come CAR T, le cellule terapeutiche assomigliano alle normali cellule immunitarie del corpo, rendendo impossibile per una scansione PET distinguere tra le due. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno scelto di ingegnerizzare le cellule T CAR con un enzima che non proviene dall'uomo, ma dai batteri: l'enzima E. coli diidrofolato reduttasi (eDHFR). Per immaginare questa distinzione, il team ha creato un radiotracciante derivato dall'antibiotico trimetoprim, che ha un'elevata affinità per l'enzima batterico e una bassa affinità per quello umano.

"Questa differenza di affinità è ciò che ci ha permesso di pensare che ci sarebbe stato un contrasto elevato, o un elevato segnale-rumore, per le cellule T CAR, che esprimono l'enzima batterico", ha detto Sellmyer.

Nello studio, le cellule T CAR sono state geneticamente etichettate con la proteina batterica eDHFR (chiamata "gene reporter PET") e reinserite nei modelli murini. Dopo che ai topi è stato iniettato trimetoprim, le cellule T CAR si sono accese, consentendo ai ricercatori di seguirle in tempo reale con una scansione PET / TC. Inoltre, poiché i tag delle cellule erano codificati geneticamente, una volta che le cellule T CAR si moltiplicano, le nuove cellule portano anche lo stesso marker di imaging PET.

Le immagini PET / TC dei modelli animali hanno mostrato che dopo sette giorni le cellule T CAR si erano accumulate nella milza e, entro 13 giorni, le cellule T CAR hanno iniziato ad accumularsi nei tumori antigeni positivi. Questi risultati suggeriscono che potrebbero esserci "porti" precoci e tardivi per le cellule T CAR e che i ricercatori hanno molto da imparare sulla loro posizione e sul numero nel corpo umano, ha detto Sellmyer. I ricercatori sono stati anche sorpresi di scoprire che il loro radiotracciante aveva una sensibilità estremamente elevata per rilevare le cellule T CAR all'interno dei tumori: 11.000 cellule per millimetro cubo.

"Non sarebbe molto utile se potessimo vedere solo 10 milioni di cellule; vuoi essere in grado di sapere che le cellule sono ancora lì anche se ce ne sono solo 10.000", ha detto Sellmyer. "Il livello di imaging quantitativo che siamo stati in grado di raccogliere mostra quanto questo strumento possa essere utile".

I ricercatori hanno in programma di testare alla fine l'associazione gene reporter-radiotracciante in uno studio clinico con pazienti umani. Sellmyer ha osservato che gli studi iniziali dimostrano che il tag della proteina batterica non sembra rendere immunogeniche le cellule T CAR, il che significa che le cellule immunitarie del corpo non riconoscerebbero o attaccerebbero le cellule T CAR come invasori stranieri.