Uma célula

As células NK desempenham um papel fundamental na defesa inicial do corpo contra vírus e câncer, além de outras funções imunológicas. Devido à sua capacidade natural de detectar e eliminar células anormais, elas são uma ferramenta atraente para o tratamento do câncer. Na terapia CAR-NK, os cientistas equipam as células NK com um receptor projetado em laboratório (um CAR) para que possam reconhecer um marcador específico nas células cancerosas e atacá-las de forma mais precisa.

As abordagens tradicionais de CAR-NK geralmente dependem de células NK maduras coletadas de fontes como sangue periférico ou sangue de cordão umbilical. Esse método enfrenta diversos obstáculos, incluindo variação significativa entre as células, eficiência limitada durante a modificação genética, altos custos de produção e longos tempos de preparação.

Células NK Derivadas de Células-tronco do Sangue de Cordão

Uma equipe liderada pelo Prof. WANG Jinyong, do Instituto de Zoologia da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveu uma abordagem diferente. Em vez de modificar células NK maduras, os pesquisadores começaram com células-tronco hematopoéticas e progenitoras (HSPCs) CD34⁺ retiradas do sangue de cordão umbilical. A partir dessas células em estágio inicial, eles geraram células NK induzidas (ou seja, células NK geradas em laboratório) e células NK CAR-engineered (CAR-iNK).

Os resultados foram publicados na revista Nature Biomedical Engineering.

Esforços anteriores para produzir células NK a partir de HSPCs CD34⁺ derivadas de sangue de cordão enfrentaram dificuldades devido à baixa eficiência e função imatura das células. Para superar essas limitações, a equipe moveu a etapa de engenharia genética para mais cedo no desenvolvimento, trabalhando diretamente na fase de HSPC CD34⁺. Essa estratégia combinou transdução CAR, forte expansão das células progenitoras e compromisso direcionado para a linhagem NK.

Processo de Expansão e Diferenciação em Três Etapas

Os pesquisadores utilizaram um sistema de três etapas. Primeiro, eles expandiram as HSPCs CD34⁺ (ou HSPCs transduzidas com CAR CD19) com a ajuda de células alimentadoras AFT024 irradiadas. Em 14 dias, as células se multiplicaram cerca de 800 a 1.000 vezes.

Em seguida, as células expandidas foram cultivadas com células alimentadoras OP9 para criar agregados de organoides hematopoiéticos artificiais, estruturas que suportam o compromisso e desenvolvimento eficiente da linhagem NK.

Na fase final, as células que haviam se comprometido a se tornar células NK foram permitidas a amadurecer e se multiplicar ainda mais. Esse processo produziu células iNK ou CAR-iNK de alta pureza que expressavam CD16 endógeno.

Produção Maciça de Células a partir de uma Única Célula-tronco

A equipe descobriu que uma única célula-tronco hematopoética CD34⁺ poderia gerar até 14 milhões de células iNK ou 7,6 milhões de células CAR-iNK. Os pesquisadores estimam que um quinto de uma unidade típica de sangue de cordão poderia teoricamente produzir células suficientes para milhares ou até dezenas de milhares de doses de tratamento.

Outra grande melhoria foi a redução acentuada na quantidade de vetor viral necessária para a engenharia CAR. Comparado à quantidade normalmente exigida para modificar células NK maduras, esse método utilizou apenas cerca de ~1/140.000 (no Dia 42 da cultura) a ~1/600.000 (no Dia 49) da quantidade de vetor viral.

Poderoso Poder de Eliminação de Tumores em Modelos de Leucemia

Em testes de laboratório, tanto as células iNK quanto as CAR-iNK demonstraram uma poderosa capacidade de eliminação de tumores. Em modelos de camundongos derivados de xenógenos de linhagem celular (CDX) e derivadas de pacientes (PDX) de leucemia linfoblástica aguda de células B humanas (B-ALL), as células CAR-iNK CD19 reduziram o crescimento tumoral e prolongaram a sobrevivência dos animais.

De acordo com os pesquisadores, a nova abordagem não apenas melhora a eficiência na produção de células iNK e CAR-iNK, mas também reduz significativamente o custo da engenharia CAR.

O trabalho foi apoiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia da República Popular da China e pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, juntamente com outras fontes de financiamento.