Este chip do tamanho de um cartão de crédito pode ajudar a prever quais terapias contra o câncer funcionarão, antes mesmo do tratamento começar.

Um chip do tamanho de um cartão de crédito pode em breve superar o câncer.

Uma equipe liderada por Weiqiang Chen, da Escola de Engenharia Tandon da Universidade de Nova York, desenvolveu um dispositivo em miniatura que pode remodelar a forma como os tratamentos contra o câncer de sangue são testados e personalizados.

Com aproximadamente o tamanho de uma lâmina de microscópio, a “leucemia em um chip” é o primeiro sistema desenvolvido em laboratório a replicar tanto a composição estrutural da medula óssea quanto uma resposta imunológica humana funcional, marcando um potencial salto à frente na pesquisa de imunoterapia.

O avanço ocorre no momento em que a FDA apresenta planos para eliminar gradualmente os testes em animais para anticorpos monoclonais e outros medicamentos, delineando um roteiro para testes de segurança alternativos.

Onde o câncer encontra a precisão

Esta plataforma baseada em chip oferece exatamente isso, permitindo que cientistas observem em tempo real a interação dos medicamentos de imunoterapia com as células cancerígenas em um ambiente que reflete de perto o corpo humano.

“Agora podemos observar o desenvolvimento de tratamentos contra o câncer como ocorreria em um paciente, mas sob condições completamente controladas, sem experimentação animal”, disse Chen, professor de engenharia mecânica e aeroespacial.

A terapia com células T receptoras de antígeno quimérico, ou terapia com células T CAR, surgiu como uma imunoterapia poderosa para certos tipos de câncer no sangue. A abordagem envolve a extração de células imunes do paciente, sua reprogramação genética para atacar o câncer e sua reintrodução no organismo. No entanto, apesar de sua promessa, quase metade dos pacientes acabam apresentando recidiva, e muitos sofrem efeitos colaterais graves, como a síndrome de liberação de citocinas.

Um grande obstáculo ao aprimoramento dessas terapias é a falta de sistemas de teste eficazes. Modelos animais são lentos, difíceis de monitorar e refletem mal a complexidade do sistema imunológico humano. Os testes laboratoriais padrão, por sua vez, não conseguem capturar o intrincado ambiente celular onde o câncer e as células imunológicas interagem.

Células em tempo real

O novo dispositivo baseado em chip muda isso. Ele imita as três principais regiões da medula óssea onde a leucemia se instala: os vasos sanguíneos, a cavidade medular circundante e o revestimento ósseo externo. Quando inoculado com células da medula óssea derivadas do paciente, o sistema começa a se automontar, com as células gerando suas próprias proteínas estruturais — colágeno, fibronectina, laminina — e, crucialmente, mantendo um ambiente imunológico funcional.

Usando imagens de alta resolução, os pesquisadores rastrearam células imunes em tempo real enquanto elas navegavam pelos vasos sanguíneos, identificaram células cancerígenas e as destruíram, oferecendo uma janela sem precedentes para o comportamento das células T CAR.

A equipe observou que as células modificadas se movem com intenção clara, acelerando através do tecido saudável e desacelerando perto das células cancerígenas à medida que atingem e eliminam seus alvos.

“Observamos células imunológicas patrulhando o ambiente, fazendo contato com células cancerígenas e matando-as uma por uma”, disse Chen.

Os pesquisadores também descobriram um surpreendente “efeito espectador”, em que células imunes modificadas ativavam outras células imunes não diretamente visadas pela terapia — um fenômeno que poderia aumentar tanto a eficácia do tratamento quanto os efeitos colaterais.

Ao ajustar as condições dentro do chip, a equipe conseguiu simular resultados clínicos reais, incluindo remissão completa, resistência ao tratamento e recidiva após uma resposta inicial. Nesses testes, as células T CAR de “quarta geração” recém-desenvolvidas — com aprimoramentos avançados de design — superaram as versões padrão, especialmente em doses mais baixas.

Ao contrário dos modelos animais, que podem levar meses para serem preparados, o chip para leucemia pode ser montado em apenas meio dia e permite experimentos em um período de duas semanas, oferecendo velocidade, precisão e escalabilidade.

“Essa tecnologia poderá, eventualmente, permitir que os médicos testem as células cancerígenas de um paciente em relação a diferentes modelos de terapia antes do início do tratamento”, explicou Chen. “Em vez de uma abordagem única para todos, poderíamos identificar qual tratamento específico funcionaria melhor para cada paciente.”

Para avaliar a eficácia de diferentes terapias com células T CAR, os pesquisadores criaram um “índice analítico e integrativo baseado em matriz” que avalia múltiplos aspectos da resposta imune em vários cenários clínicos.

Essa estrutura abrangente pode oferecer previsões mais precisas sobre quais terapias têm mais probabilidade de ter sucesso em pacientes.

Com informações de Interesting Engineering.