Una nueva tecnología optogenética desarrollada por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts y el Instituto de Biociencias y Tecnología del Centro de Ciencias de la Salud Texas A&M, llamada inmunomodulación optogenética, es capaz de activar las células inmunes para atacar los tumores de melanoma en ratones. Utilizando el infrarrojo cercanoLos investigadores han demostrado que pueden activar selectivamente una respuesta inmune controlando el flujo de iones de calcio en la célula. Este avance podría conducir a inmunoterapias menos invasivas y más controladas y selectivas para el tratamiento del cáncer.
"Esta es la primera vez que alguien usa técnicas optogenéticas para estimular el sistema inmunológico, mucho menos para combatir las células cancerosas", dijo el autor del estudio Gang Han, PhD, profesor asistente de bioquímica y farmacología molecular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts. "La ventajaUn enfoque optogenético sobre otras inmunoterapias, que generalmente activan las respuestas inmunes globales, es que ahora tenemos las herramientas para monitorear de cerca la dosis y la ubicación del tratamiento para mitigar los posibles efectos secundarios en los tejidos sanos ".
Los neurocientíficos han estado usando optogenética, que combina avances recientes tanto en tecnología óptica como genética, para estimular la actividad de neuronas individuales en animales que usan luz. Las células nerviosas están diseñadas con proteínas sensibles a la luz que permiten a los investigadores enviar o dejar de enviar impulsos nerviososcuando están expuestos a un color particular de luz, lo que ha permitido a los investigadores mapear y decodificar circuitos neuronales en animales vivos.
La adaptación de esta tecnología para su uso en otras células ha resultado ser un desafío. Las tecnologías optogenéticas dirigidas a las neuronas dependen de los impulsos eléctricos que estas células usan para transmitir mensajes rápidamente. Otras células usan métodos de comunicación diferentes y más diversos, lo que hace que sean más difíciles de activarencendido y apagado. Estas células también se encuentran típicamente más profundamente en el cuerpo donde es difícil que la luz penetre.
El Dr. Han, en colaboración con Yubin Zhou, PhD, profesor asistente en el Centro de Investigación Traslacional del Cáncer en el Instituto de Biociencias y Tecnología del Centro de Ciencias de la Salud de Texas A&M, abordó estos problemas enfocándose en el flujo de iones de calcio en las células comoun posible interruptor de encendido / apagado y el uso de nanopartículas de conversión ascendente especialmente diseñadas para activarlas. Los detalles de la tecnología se publicaron en eLife .
El Dr. Zhou y su equipo diseñaron genéticamente las células dendríticas con una proteína que controla la puerta de calcio sensible a la luz. Cuando se exponen a la luz azul, las puertas de iones de calcio en la célula dendrítica se abren y se activa. Una vez activadas, las células dendríticasson responsables de programar las células T que atacan a las células infectadas o cancerosas. Cuando se apaga la luz, las puertas se cierran y las células dendríticas se apagan.
Para alcanzar las células inmunes en un animal vivo, Han adjuntó a las células una nanopartícula que desarrolló que convierte la luz infrarroja cercana en luz azul visible. A diferencia de la luz azul, la luz infrarroja cercana puede penetrar en el tejido a una profundidad de dos centímetros.la luz infrarroja cercana golpea la nanopartícula dentro del animal y la convierte en luz azul. Esto, a su vez, activa la proteína sensible a la luz que controla el flujo de calcio a la célula.
Las células sensibles a la luz y las nanopartículas, llamadas opto-CRAC, luego se administraron con el ovoalbúmina sustituto del antígeno tumoral a ratones con tumores de melanoma en sus ganglios linfáticos para ver si una respuesta inmune podría activarse para atacar las células cancerosas. Un antígeno tumoral, como la ovoalbúmina, es necesaria para programar las células T recién activadas con su objetivo previsto.
"Cuando expusimos un rayo láser de infrarrojo cercano a estos modelos animales inyectados con la nanopartícula y las células inmunes genéticamente modificadas, esto provocó que los canales de calcio en las células dendríticas se abrieran y vimos un aumento correspondiente en el número de T-células que se activaron ", dijo Han.
"Lo más importante", dijo Han, "vimos un crecimiento tumoral significativamente suprimido y un volumen tumoral reducido en estos animales. Esto sugiere que las células dendríticas activadas estaban programando con éxito las células T para atacar el tumor".
Una ventaja de este método es que los investigadores pueden ajustar con precisión qué células se activan y en qué parte del cuerpo. Esta especificidad podría reducir los efectos secundarios de todo el sistema a menudo observados con otras inmunoterapias dirigidas contra el cáncer.
También es probable que esta técnica se pueda adaptar para estudiar otras células inmunes, cardíacas, endocrinas o hematopoyéticas. "Cualquier célula que usara calcio para realizar su tarea podría activarse potencialmente usando esta tecnología recientemente desarrollada", dijo Han. "La flexibilidadde este sistema significa que puede adaptarse para explorar otros procesos celulares mientras interfiere mínimamente con otras funciones fisiológicas o biológicas ".
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Materiales proporcionados por Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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