Turbo brevettato per le immunoterapie contro il cancro
Tempi di produzione delle terapie cellulari ridotti da settimane a giorni
Le cellule immunitarie stanno diventando sempre più l'arma preferita nella lotta contro il cancro. Un gruppo di ricerca con sede a Vienna ha ora brevettato nuove forme di coltivazione che fanno moltiplicare molto più velocemente le cellule immunitarie particolarmente combattive. La loro visione: fornire rapidamente ai pazienti oncologici una terapia personalizzata.
Sempre più terapie antitumorali si basano sull'effetto delle cellule immunitarie. Oliver Spadiut, professore di ingegneria dei bioprocessi presso l'Università di Tecnologia di Vienna (TU Wien), sta conducendo ricerche su come tali cellule possano essere moltiplicate in laboratorio e modificate biotecnologicamente per uccidere le cellule tumorali nel modo più efficace possibile. Nell'ambito del suo progetto finanziato dal FWF "Digital twin-assisted process design for NK-cell therapies", Spadiut è riuscito a sviluppare e brevettare nuove strategie di coltivazione per alcune cellule immunitarie. Ciò ridurrà significativamente i tempi di produzione delle terapie cellulari e forse anche i tempi di attesa per i pazienti.
Non più settimane, ma giorni
"Le nostre scoperte riducono il periodo di coltivazione per ottenere una dose clinicamente rilevante da circa quattro settimane a soli otto giorni. Si tratta di un progresso significativo nell'uso terapeutico", sottolinea Spadiut. L'idea alla base di queste terapie cellulari è quella di moltiplicare le cellule immunitarie dei pazienti o di linee cellulari consolidate in un bioreattore e successivamente somministrarle ai pazienti.
Con il suo team, Spadiut e Valentin von Werz stanno lavorando sulle cellule natural killer (cellule NK), un sottogruppo di globuli bianchi in grado di uccidere le cellule tumorali in modo mirato. I ricercatori si stanno concentrando sempre più sulle cellule NK come complemento alle terapie a base di cellule T già disponibili in commercio (note come terapia cellulare CAR-T). "Anche se leggermente più potenti delle cellule T, le cellule NK sono attualmente oggetto di studi clinici avanzati", riferisce Spadiut.
Turbo brevettato per le cellule killer
"Per l'uso terapeutico, è necessario far crescere rapidamente le cellule NK in gran numero e garantire che rimangano altamente citotossiche, ossia che uccidano le cellule. E proprio qui sta la sfida. Spesso si perdono settimane nella coltivazione e alla fine le cellule non hanno più effetto quando vengono somministrate al paziente", spiega Spadiut. Il progetto ha già dato luogo a due domande di brevetto e il gruppo di ricerca sta attualmente lavorando a quattro pubblicazioni scientifiche.
La sfida nel coltivare queste cellule speciali è che le cellule NK perdono la loro citotossicità a bassi valori di pH. "Una cosa che finora non era stata compresa: non è il valore del pH in sé a fare la differenza, ma il lattato prodotto", osserva Spadiut. Il lattato, il sale dell'acido lattico, viene prodotto durante la produzione di energia nelle cellule. "Abbiamo scoperto che le cellule NK hanno un valore soglia di lattato, superato il quale perdono la loro citotossicità. Abbiamo quindi sviluppato una nuova strategia di coltivazione, un auxostato di lattato che misura la concentrazione di lattato nel bioreattore e regola automaticamente la coltura".
Un grande potenziale per la pratica clinica
Per la seconda domanda di brevetto, Spadiut e von Werz hanno studiato la relazione tra lattato e citotossicità. "Le cellule NK hanno molti marcatori di superficie che interagiscono in modo complesso. Uno di questi è chiamato FasL (Fas ligand). Quando questo ligando si lega al rispettivo recettore su una cellula tumorale, innesca la morte cellulare programmata", spiega Spadiut.
I dati raccolti negli esperimenti di coltura cellulare controllata sono stati poi modellati come un gemello digitale. I ricercatori hanno appreso che se la concentrazione di lattato supera un certo valore soglia, questo ligando di morte, che innesca la morte cellulare, non compare. Molti tumori solidi sfruttano questo meccanismo proteggendosi con un involucro di lattato.
"Tuttavia, se aggiungiamo il ligando di morte all'esterno, le cellule NK tornano improvvisamente attive", riferisce Spadiut. Per questo motivo, la seconda domanda di brevetto mira a creare linee di cellule NK particolarmente efficaci che producano una quantità maggiore di questo ligando di morte. "Speriamo che in futuro questo ci aiuti anche a combattere i tumori solidi e incapsulati: sarebbe un'impresa inedita, perché finora le terapie cellulari sono state utilizzate soprattutto per tumori non solidi, come quelli del sangue", afferma Spadiut.
Dal modello digitale alla terapia reale
L'obiettivo del progetto finanziato dal FWF era quello di mappare la rete fisiologica della coltura cellulare in un gemello digitale. Spadiut intende ora ricavare i parametri che consentiranno in futuro di ottimizzare le condizioni di coltura per ciascun paziente.
"La nostra ricerca alla TU Wien è molto orientata alle applicazioni. Penso che sia proprio perché non siamo medici che siamo riusciti a trovare questi nuovi approcci, perché vogliamo capire ogni dettaglio dei processi biotecnologici", spiega Spadiut. La sua visione è quella di trasferire i processi di coltivazione in un sistema scalabile e controllabile, ottenendo al contempo nuove conoscenze sulle cellule NK. In questo modo, la ricerca di base e l'applicazione clinica saranno ancora più vicine in futuro, per sfruttare appieno il potenziale medico di questa terapia cellulare.
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