Immune

Jun 21, 2023

Uno sforzo di ricerca multicentrico ha creato un modello di tessuto renale immuno-infiltrato che può essere utilizzato per studiare gli effetti sul bersaglio e fuori dal tumore degli anticorpi bispecifici delle cellule T (TCB) e potenzialmente altre immunoterapie. I TCB sono una classe emergente di farmaci che si attaccano alle cellule tumorali con un’estremità e attraggono le cellule immunitarie con l’altra estremità per costringerle a uccidere le cellule tumorali. La nuova ricerca è stata pubblicata recentemente su PNAS.

Il nuovo modello di rene su chip è progettato per aiutare i ricercatori ad affrontare una delle sfide nel trattamento dei tumori solidi con anticorpi bispecifici: l’uccisione delle cellule tumorali fuori bersaglio. Attualmente non esistono modelli umani in vitro di tessuto renale in grado di imitare sufficientemente l’architettura 3D, la diversità cellulare e la funzionalità degli organi necessari per valutare questi effetti durante la ricerca preclinica.

I collaboratori della ricerca erano un team di bioingegneri e immuno-oncologi del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard, della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), della Harvard Medical School (HMS) e dei Roche Innovation Centers. in Svizzera e Germania.

“Insieme ai nostri collaboratori di Roche, abbiamo esteso il nostro modello organoide su chip di rene vascolarizzato per includere una popolazione di cellule immunitarie che contiene cellule T citotossiche con il potenziale di uccidere non solo le cellule tumorali, ma anche altre cellule che presentano antigeni bersaglio”, ha detto Jennifer Lewis, ScD, membro della Wyss Core Faculty, autrice senior dello studio. “Il nostro modello preclinico umano in vitro fornisce importanti informazioni su quali cellule vengono prese di mira da un dato TCB e quali eventuali danni fuori bersaglio si verificano”.

Nel 2019, Lewis e collaboratori hanno scoperto che l'esposizione degli organoidi renali creati da cellule staminali pluripotenti umane al flusso costante di fluidi durante la loro differenziazione ha migliorato la vascolarizzazione su chip e la maturazione dei glomeruli e dei compartimenti tubulari, rispetto ai controlli statici. Le osservazioni dei ricercatori sono state rese possibili da un chip millifluidico stampato in 3D, in cui gli organoidi renali sono sottoposti a mezzi ricchi di nutrienti e fattori di differenziazione che fluiscono a velocità controllate durante la loro differenziazione. Il dispositivo a chip consente ai ricercatori di osservare direttamente il tessuto renale utilizzando la microscopia confocale attraverso una finestra trasparente in tempo reale.

"Dato che questo modello in vitro rappresenta la maggior parte dei tipi di cellule nel rene e incorpora il sistema immunitario, potrebbe supportare la valutazione degli effetti sul bersaglio e fuori bersaglio dai TCB, nonché delle complesse interazioni cellulari", sasaysid Kimberly Homan, PhD, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Lewis, primo autore del lavoro iniziale e co-autore corrispondente del nuovo studio.

Lo strumento preclinico di targeting WT-1 TCB (WT1-TCB) è stato creato per legarsi specificamente all'antigene WT-1 quando presentato dalla proteina HLA sulla superficie delle cellule bersaglio, in tal caso cellule tumorali che esprimono WT-1. Il team ha innanzitutto studiato se la normale proteina WT-1 fosse espressa in una qualsiasi delle popolazioni cellulari chiave del rene. Hanno scoperto che WT-1 era espresso dai podociti, ma non era rilevabile nelle cellule del tubulo prossimale e distale. Inoltre, hanno scoperto che una percentuale significativa di questi tipi di cellule renali differenziate esprimeva anche HLA.

Per comprendere gli effetti di targeting specifici di WT1-TCB, i ricercatori li hanno confrontati con quelli prodotti da un TCB non specifico che potrebbe legare antigeni su tutti i tipi di cellule renali e da un TCB che potrebbe legare solo le cellule immunitarie. I tre composti hanno suscitato effetti sorprendentemente diversi quando introdotti nel modello organoide su chip del rene insieme ai PBMC in condizioni di flusso elevato per cinque giorni. DP47 ha causato la morte di pochissime cellule, mentre il TCB simile a ESK1 ha preso di mira e ucciso tutti i tipi di cellule in modo dose-dipendente reclutando cellule effettrici immunitarie.

"È importante sottolineare che la nostra scoperta principale è stata che il composto dello strumento WT1-TCB ha provocato l'uccisione selettiva dei podociti che esprimono WT-1 negli organoidi renali, mentre non ha influenzato le cellule nei tubuli distali e prossimali", osserva il co-primo autore. Katharina Kroll, PhD, borsista post-dottorato nel laboratorio Lewis. “Ciò dimostra in modo convincente che il nostro sistema organoide su chip renale umano in vitro ingegnerizzato è utile come strumento di sviluppo di farmaci preclinici per valutare le tossicità on-target e off-tumorali dei TCB come nuova classe di immunoterapeutici”.