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Feito sob medida para atacar células cancerígenas, as terapias de células T CAR abriram uma nova era no tratamento de cânceres humanos, particularmente em malignidades hematológicas. Com muita frequência, no entanto, eles exibem uma característica frustrante herdada das próprias células do sistema imunológico do corpo: uma perda drástica de fervor na luta contra o câncer conhecida como “exaustão”. A exaustão não é observada apenas nas células T que combatem o câncer, mas também é frequente no cenário de infecções virais, como vírus da imunodeficiência humana (HIV), vírus da hepatite B/C (HBV, HCV) e COVID-19 (SARS-CoV- 2).
O lapso de apatia diminuiu a eficácia das terapias com células CAR T em alguns pacientes e levou os cientistas a tentar encontrar sua fonte. Em um novo estudo, cientistas do Dana-Farber Cancer Institute e da NYU Grossman School of Medicine mostram o papel dominante de um grupo especializado de proteínas nos núcleos de nossas células, chamados complexos mSWI/SNF (ou BAF), ambos na ativação de células T para atacar o câncer e desencadear a exaustão.
A descoberta, relatada online hoje na revista Célula Molecularsugere que o direcionamento de alguns desses complexos, seja por tecnologias de corte de genes, como CRISPR ou com drogas direcionadas, pode reduzir a exaustão e dar às células CAR T (e, em geral, todas as células T que combatem tumores) o poder de permanência para combater o câncer .
“Células CAR T e outras terapias feitas de células vivas têm um enorme potencial no tratamento do câncer e de uma série de outras doenças”, diz o autor sênior do estudo, Cigall Kadoch, PhD, do Dana-Farber e do Broad Institute of MIT e Harvard. “Para atingir esse potencial, no entanto, o campo lutou com o problema da exaustão. Nossas descobertas neste estudo indicam maneiras novas e clinicamente acionáveis de abordar isso”.
As células T CAR (receptor de antígeno quimérico) são produzidas coletando milhares de células T do sistema imunológico de um paciente e equipando-as com genes que as ajudam a se prender e destruir células cancerígenas. Depois que as células modificadas se reproduzem aos milhões, elas são injetadas de volta no paciente, onde atacam as células cancerígenas.
“O problema é que a maioria das células T modificadas, como as células CAR T, se desdobram”, diz Kadoch. “Eles são ativados, assim como as células T normais em nosso corpo quando encontram uma célula infectada ou doente, mas param rapidamente de se proliferar e não atacam. Nós e outros grupos queríamos entender o porquê: quais são os determinantes de exaustão de células T?”
Pesquisas ao longo dos anos sugeriram que a exaustão (bem como a ativação e a aquisição de características semelhantes à memória) não são controladas por um único gene ou por alguns genes, mas pela coordenação de muitos genes que, juntos, geram um “programa” de exaustão para o célula.
Kadoch e seus colegas começaram a se concentrar nos complexos mSWI/SNF anos atrás como potenciais reguladores desses programas. Esses complexos, foco do Laboratório Kadoch, são grandes máquinas moleculares que deslizam ao longo do genoma como cursores em uma linha de texto. Onde eles param, eles podem abrir cadeias de DNA, ativando genes naquela área, e onde eles desaparecem resulta no fechamento do DNA e na desativação desses genes.
Tais complexos se qualificam como o tipo de interruptor mestre que poderia potencialmente controlar o programa de exaustão. Kadoch e sua equipe decidiram rastrear seus padrões ao longo de todo o curso da ativação e exaustão das células T: para determinar onde elas estão situadas no genoma das células T prontas para a batalha e como essas posições mudam conforme a exaustão se instala.
“Fizemos o perfil mais abrangente de todos os tempos da ocupação desses complexos nas células T ao longo do tempo, tanto em contextos de camundongos quanto humanos”, observa Kadoch. “Descobrimos que eles se movem de uma maneira específica do estado, o que levanta a questão de por que eles se movem; como eles sabem para onde ir em cada estado?”
Descobriu-se que as maiores influências em sua localização eram certos fatores de transcrição, proteínas críticas para ativar conjuntos de genes altamente específicos. Os fatores orientam os complexos mSWI/SNF e os direcionam para locais precisos no genoma.
“Em cada estágio de ativação e esgotamento das células T, uma constelação diferente de fatores de transcrição parece guiar esses complexos para locais específicos no DNA”, afirma Kadoch.
Enquanto esse trabalho de criação de perfil estava em andamento, o co-autor sênior Iannis Aifantis, PhD, e seus colegas da NYU Grossman School of Medicine estavam desligando sistematicamente genes nas células T para ver quais, quando silenciados, retardavam ou paravam o processo de exaustão. “Descobrimos que todos os principais resultados em nossa tela – os genes cuja inibição teve o maior impacto na exaustão – codificavam os complexos mSWI/SNF centrais para o laboratório de Cigall”, relata Aifantis. “Nossos laboratórios realizaram juntos uma série detalhada de experimentos conjuntos que mostraram que, se você sufocar os genes que codificam vários componentes desses complexos, as células T não apenas não se esgotam, mas proliferam ainda mais do que antes”.
Os dois laboratórios acompanharam essas descobertas empregando um grupo de inibidores e degradadores de pequenas moléculas recém-desenvolvidos direcionados aos complexos mSWI/SNF. Eles descobriram que, em resposta a esses inibidores, os genes que promovem a exaustão celular se tornaram menos ativos, enquanto aqueles que estimulam a ativação se tornaram mais ativos. “Nós essencialmente revertemos o programa de exaustão com esses inibidores”, diz ela, “e as células resultantes se assemelhavam a características de células T ativadas e semelhantes a memória”.
As descobertas são especialmente oportunas, uma vez que os primeiros compostos que inibem especificamente a atividade catalítica dos complexos mSWI/SNF estão sendo testados em ensaios clínicos de fase 1 para o câncer. Experimentos em modelos animais de melanoma, leucemia mielóide aguda e outras configurações sugerem a promessa de tais compostos. Além de mudanças favoráveis nas células T, quando os grupos trataram os animais com células CAR T que foram expostas a inibidores de mSWI/SNF, o crescimento do tumor foi reduzido.
“Nossos laboratórios estão entusiasmados com essas descobertas em várias frentes – desde a identificação de outro exemplo importante do amplo repertório de funções mSWI/SNF na biologia humana, até a oportunidade de direcionar essas funções para melhorar as abordagens imunoterapêuticas para o tratamento de câncer e outras condições. ” Diz Kadoch. “Temos muito mais a fazer neste espaço, mas este trabalho fornece uma nova base importante.”
Os co-primeiros autores do estudo são Elena Battistello, PhD, do Laura e Isaac Perlmutter Cancer Center, NYU Grossman School of Medicine, e Kimberlee Hixon, e Dawn E. Comstock, de Dana-Farber e do Broad Institute. Os co-autores são W. Nicholas Haining, BM, BCh, e Jun Qi, PhD, da Dana-Farber; Clayton K. Collings, PhD, Kasey S. Cervantes e Madeline M. Hinkley, do Dana-Farber e do Broad Institute; Xufeng Chen, PhD, Javier Rodriguez Hernaez, MSc, Soobeom Lee, MSc, Konstantinos Ntatsoulis, MSc, e Aristotelis Tsirigos, PhD, do Laura and Isaac Perlmutter Cancer Center, NYU Grossman School of Medicine; Kathryn Hockemeyer, MD, PhD, da NYU e Dana-Farber; Annamaria Cesarano, MSc, e Fabiana Perna, MD, PhD, da Escola de Medicina da Universidade de Indiana; e Matthew T. Witkowski, PhD, da Universidade do Colorado.
Este trabalho foi financiado em parte pelos Institutos Nacionais de Saúde (concede 1F31CA271427-0, 5F30CA239317, T32GM007753, T32GM144273 e 1DP2CA195762), a Suíça National Science Foundation; a Fundação de Pesquisa de Linfoma; o National Cancer Institute (concede 5R01CA173636, 5R01CA228135, 5P01CA229086, 5R01CA242020, 1R01CA243001 e 1R01CA252239); o Mark Foundation for Cancer Research Emerging Leader Award, a Vogelstein Foundation. O Centro de Tecnologia do Genoma da NYU Langone é parcialmente apoiado pela bolsa P30CA016087 de Apoio ao Centro de Câncer no Laura and Isaac Perlmutter Cancer Center.
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