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Medición de la potencia de la terapia celular en tiempo real con ensayos bioelectrónicos

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Medición de la potencia de la terapia celular en tiempo real con ensayos bioelectrónicos

Inmunoterapia contra el cáncer. Crédito: Rita Elena Serda, National Cancer Institute / Duncan Comprehensive Cancer Center en Baylor College of Medicine.
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El panorama de la terapia contra el cáncer está cambiando rápidamente a medida que las células T con CAR logran más aprobaciones regulatorias y ganan terreno en la clínica. La primera terapia con células T con CAR aprobada, que trata la leucemia linfoblástica aguda, está disponible actualmente en más de 130 centros de tratamiento . A medida que las células CAR T se vuelven más accesibles para los pacientes, se espera que el mercado crezca: para 2030 un pronóstico predice que el mercado de células CAR T alcanzará un valor de $ 6,1 mil millones. Las células CAR T son solo el comienzo; los desarrolladores de terapias celulares continúan buscando enfoques aún mejores. Por ejemplo, células asesinas naturales son otra célula inmunitaria citotóxica que no solo mata las células cancerosas, sino que también puede mejorar la propia respuesta inmunitaria del receptor al cáncer. La investigación sugiere que estas células podrían incluso producir terapias más seguras y efectivas y podrían ser más baratas de fabricar.

Pero las terapias celulares son todavía nuevas y los desarrolladores todavía están aprendiendo sobre los desafíos únicos que implica su producción. El proceso requiere trabajar con células vivas, lo que complica el desarrollo. Los desarrolladores deben identificar los objetivos moleculares correctos, comprender las vías moleculares críticas para su funcióny optimizar el proceso de fabricación. Por lo tanto, los desarrolladores deben adoptar ensayos que puedan ayudar a resolver estos problemas e informar la toma de decisiones desde el desarrollo hasta la fabricación y la aprobación regulatoria.

Desafíos que enfrentan los desarrolladores de células T de CAR

cincuenta y siete por ciento
de las inmunoterapias celulares en desarrollo en la actualidad son las células CAR T, y una clave para garantizar la seguridad y la eficacia de estas células es identificar los objetivos correctos. Una célula CAR T correctamente diseñada se dirige a un marcador de proteína en las células cancerosas con alta especificidad. Aprobado hoyLas células CAR T, por ejemplo, tratan principalmente los cánceres de la sangre dirigiéndose a las células que expresan la molécula CD19. Sin embargo, esta molécula no está presente en todas las células cancerosas, por lo que los desarrolladores deben identificar otras dianas para tratar otros cánceres. Al mismo tiempo, tumores sólidos a menudo expresan múltiples objetivos, algunos de los cuales pueden estar presentes en niveles bajos en la superficie de las células sanas, lo que puede provocar efectos fuera del objetivo. Por lo tanto, un desafío clave en el desarrollo de CAR T es identificar los objetivos que conducirán a un máximoefectividad y eventos adversos mínimos.

Además de identificar los objetivos correctos, los desarrolladores también deben optimizar otros aspectos de sus flujos de trabajo de desarrollo CAR T para producir un producto útil. Dado que las células CAR T son un producto vivo, los desarrolladores deben confiar en los mecanismos biológicos inherentes al proceso para producir y escalarsus terapias. Su éxito depende del establecimiento de las condiciones para una óptima eficiencia de transducción del gen CAR, expansión celular y criopreservación. Mientras tanto, los desarrolladores deben evaluar continuamente cómo todos estos factores afectan en última instancia la potencia de sus terapias.

Diseño del ensayo de potencia ideal para terapias celulares

Un método utilizado para predecir la función de las células inmunitarias es un in vitro ensayo de potencia. Los datos producidos por estos ensayos pueden ayudar a los desarrolladores a identificar cómo los cambios en sus protocolos afectan la potencia de las células inmunitarias y pueden ser clave para la toma de decisiones en ensayos clínicos en etapa inicial para garantizar un proceso más ágil.

Un ensayo de potencia celular ideal permitiría a los desarrolladores probar de manera confiable la capacidad de una célula inmunitaria para matar células cancerosas al tiempo que ofrece una visión completa de la función de la célula inmunitaria. Con tantos objetivos potenciales, fuentes celulares y bioprocesos a su disposición, los desarrolladores necesitan unaensayo que les ayudará a clasificar de manera eficiente a sus candidatos terapéuticos y a descartar lotes subóptimos temprano. Esta capacidad de análisis ayudará a los fabricantes a ahorrar un tiempo y dinero valiosos.

Los desarrolladores de terapias celulares tienen acceso a una serie de herramientas para medir la potencia, pero muchos de estos enfoques son laboriosos y costosos y no recopilan datos suficientes con una resolución lo suficientemente alta para detectar pequeñas variaciones entre donantes y métodos. Estas pequeñas variaciones podrían agregardurante el transcurso del desarrollo. Tradicionalmente, el método más comúnmente utilizado para medir la muerte mediada por células inmunes es el ensayo de liberación de cromo, que solo revela información en puntos de tiempo distintos que deben ser predefinidos por el investigador. La actividad de CAR T puede variar de un lote a otropor lotes, lo que dificulta la predicción de puntos de tiempo críticos. Por ejemplo, según el donante del que proceden las células, el tiempo del 50% del tiempo de destrucción de las células CAR T, la respuesta máxima o la persistencia pueden variar. Si se pierden estos puntos, los análisisque se basan en puntos de tiempo predefinidos no capturarán la dinámica completa de la muerte mediada por células inmunes y pueden inducir a error a los desarrolladores a creer que una terapia de células T con CAR es más o menoses más potente de lo que realmente es.


Figura 1: Electrodos interdigitados incrustados en el sustrato de cultivo celular en el fondo de un pocillo en una placa de microtitulación.


Ensayos bioeléctricos para el control de la potencia de células vivas

A diferencia de los métodos tradicionales, los ensayos bioelectrónicos ofrecen una evaluación en tiempo real de la actividad de las células inmunitarias. Estos ensayos se ejecutan en una placa de microtitulación con electrodos incrustados en la parte inferior de cada pocillo Figura 1. Sin colorantes ni etiquetas, estos electrodos detectan de forma no invasivaviabilidad celular midiendo la impedancia. Más específicamente, miden la magnitud a la que las células en un pozo impiden que la señal eléctrica pase a través del electrodo debajo de ellas Figura 2. La impedancia aumenta a medida que las células vivas se adhieren al pozo, y disminuyea medida que las células mueren y se desprenden. Un ensayo de impedancia como este, dado que no es invasivo, puede monitorear continuamente la dinámica de la muerte de células cancerosas mediada por células inmunes durante días. De hecho, los desarrolladores pueden usar los mismos cultivos para realizar ensayos múltiples enal final del experimento para evaluar diferentes parámetros y obtener más datos de cada pozo. En general, estos ensayos permiten a los desarrolladores de terapias celulares cuantificar la potencia de sus terapias y ayudar a predictar su eficacia general.

Figura 2: Los bioelectrodos detectan pequeños cambios en la impedancia del flujo de corriente causados ​​por la presencia, la unión y el comportamiento de las células en el pozo.

adentro
un estudio reciente , el Dr. Lohitash Karumbaiah, profesor asociado de la Universidad de Georgia, y sus colegas utilizaron uno de esos ensayos bioeléctricos para validar una diana terapéutica potencial para el glioblastoma, GD2. El equipo con el objetivo de estudiar la dinámica de la destrucción de células madre de glioma mediada por células CAR T mediada por GD2 a lo largo del tiempo. En primer lugar, los investigadores cultivaron células madre de glioma N08 en una placa de 96 pocillos que contenía bioelectrodos y dos días después añadieron células CAR Ten diferentes proporciones de efector a objetivo. Durante los siguientes siete días, los investigadores observaron cómo las células CAR T y las células de glioma interactuaban. Descubrieron que sus células CAR T, incluso en la proporción más baja de efector a objetivo de 0,1: 1, mató al menos el 50 por ciento de sus células objetivo, lo que indica que GD2 podría ser un objetivo prometedor para la terapia del glioblastoma.

Mirando hacia adelante

A medida que las células CAR T se hagan más populares, el valor del control de la potencia se hará más claro. Los ensayos que utilizan bioelectrodos para medir la potencia de las células inmunes ofrecen un nuevo enfoque en el desarrollo de terapias celulares. No solo ofrecen datos que ayudan a los desarrolladores a optimizar sus flujos de trabajo, sino que también ayuda a predecir la seguridad y eficacia de sus terapias. En última instancia, los ensayos bioelectrónicos basados ​​en impedancia ayudarán a los fabricantes a acelerar el desarrollo de CAR T y producir terapias que aporten mayores beneficios a más personas.

Sobre el autor :

El Dr. Jim Ross es el director de tecnología y cofundador de Axion Biosystems.

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