Immunoterapia del cancro con fibre ottiche impiantabili

Sviluppato un dispositivo di trattamento con fibre ottiche impiantabili per la consegna immunoterapeutica e la misurazione dell'impedenza tumorale.

L'immunoterapia del cancro, una delle terapie più importanti e promettenti per i trattamenti del cancro, viene utilizzata dagli oncologi per trattare i pazienti affetti da molte tipologie di tumore tra cui il seno, la cervicale, il colon, lo stomaco e la pelle. Gli anticorpi di blocco del checkpoint immunitario hanno promettenti applicazioni cliniche, ma soffrono di svantaggi come tossicità gravi e moderati tassi di risposta al paziente. Nessuna delle attuali strategie di consegna, compresa l'amministrazione locale che mira a evitare tossicità sistemiche, possono fornire sostanziosamente farmaci nel corso di settimane, gestire la regolazione della dose dei farmaci sia per abbassare le tossicità sistemiche o per aumentare la risposta terapeutica.

Secondo il dottor Rong Tong, (1) professore nel Department of Chemical Engineering (2) «Nessuna delle attuali strategie di consegna può fornire in modo sostenibile farmaci che possono, nel corso di poche settimane, regolare la sua dose per abbassare le tossicità sistemiche o aumentare la risposta terapeutica».

Il professor Rong Tong ha iniziato la sua attività al Virginia Tech nel 2015, lo stesso anno in cui la professoressa XiaoTing Jia (3) è entrata a far parte del Department of Electrical and Computer Engineering. (4) Quando i due docenti si sono incontrati, hanno iniziato a discutere la loro rispettiva ricerca - le loro esperienze concernenti la somministrazione dei farmaci, l'immunoterapia del cancro e la tecnologia basata sulle fibre ottiche per rilevare malattie neurologiche.

Decidere di unire i loro sforzi per aiutare a combattere il cancro. Tong e Jia hanno affrontato il problema con gli attuali metodi di consegna dell'immunoterapia lavorando su un progetto per sviluppare un dispositivo di trattamento in fibra ottica. Questo apparato in miniatura può fornire gli anticorpi immunoterapici del cancro nel momento in cui rileva l'impedenza del tumore per il monitoraggio dell'efficacia del trattamento.

La loro squadra iniziale ha incluso i loro primi studenti laureati, Ai Lin Chin, un Ph.D. Studente in Ingegneria chimica e Jiang Shan, che ha ricevuto un dottorato in ingegneria elettrica nel maggio 2021 ed è attualmente un ricercatore post-dottorato presso la Stanford University. Successivamente, Eungyo Jang e Liqian Niu, Ph.D. studenti in ingegneria chimica consigliati da Tong. Il dottor Liwu Li, (5) professore di scienze biologiche, un esperto di immunologia, si unì ai ricercatori.

Il team ha sviluppato un dispositivo miniaturizzato impiantabile che utilizza fibre ottiche incorporate sull'elettrodo con funzionalità di consegna e misurazione locali nel corso di poche settimane. La combinazione di anticorpi di blocco degli anticorpi di controllo immunitario locale tramite questo dispositivo con la terapia fotodinamica suscita un'immunità anti-tumorale sostenuta in più modelli tumorali. Esso utilizza la misurazione dell'impedenza del tumore per la presentazione tempestiva dei risultati del trattamento e consente alle modifiche ai farmaci consegnati e alle loro concentrazioni, rendendo questo dispositivo potenzialmente utile per la consegna su richiesta di immunoterapiche potenti senza esacerbare le tossicità.

«Possiamo infondere anticorpi, attraverso la nostra fibra in miniatura, al tumore per attivare le cellule T intorno alle cellule malate e ulteriormente suscitare l'immunità anti-tumorale reclutando più cellule T al nucleo del tumore», ha affermato la dottoressa XiaoTing Jia. «Con questo protocollo terapeutico si produce una forte e duratura immunità anti-tumorale perché le cellule T di memoria si accumulano nei tumori e linfonodi».

Il dottor Tong ha enfatizzato la validità della ricerca evidenziando che la misurazione dei segnali elettrici tumorali (impedenza del tumore), utilizzando il nuovo dispositivo, è rapida e consente il monitoraggio in tempo reale della crescita del tumore, che differisce notevolmente dalle tradizionali terapie di imaging del tumore basate sull'agente a contrasto.

La ricerca dei due scienziati è descritta su Nature Communications (6), un giornale multidisciplinare dedicato alla pubblicazione di ricerche di alta qualità in tutte le aree della Biologia, della salute, della fisica, delle scienze chimiche e terrestri. I documenti pubblicati dalla rivista mirano a rappresentare importanti progressi del significato agli specialisti all'interno di ciascun campo.

Il professor Rong Tong ha asserito: «Jia e io abbiamo iniziato questa ricerca come membri della facoltà “giovani e entusiasti” della Virginia Tech che erano speranzosi ma non proprio sicuri del risultato che si poteva ottenere. Siamo molto soddisfatti del contributo che la nostra collaborazione ha fatto con lo scopo di conseguire risultati migliori per i pazienti sottoposti a immunoterapia del cancro e incoraggiamo altri giovani professori nel College of Engineering ad unire le forze con l'obiettivo di aprire nuove possibilità nel campo della ingegneria biomedica».

Riferimenti:

(1) Rong Tong

(2) Department of Chemical Engineering | Virginia Tech

(3) Xiaoting Jia

(4) Electrical and Computer Engineering | Virginia Tech

(5) Liwu Li

(6) Implantable optical fibers for immunotherapeutics delivery and tumor impedance measurement

Descrizione foto: Il dispositivo in fibra in miniatura sviluppato nel College of Engineering della Virginia Tech potrebbe rendere l'immunoterapia del cancro più efficace. - Credit: Tonia Moxley per Virginia Tech.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Researchers develop miniature optical fiber treatment device for more effective cancer immunotherapy