Un estudio describe una nueva «herramienta molecular» para desencadenar respuestas inmunitarias específicas

Un equipo de investigación de la Universidad de Oklahoma publicó un estudio en la revista ciencia avanzada que presenta un nuevo enfoque para desencadenar una respuesta inmune adaptativa.

El estudio fue dirigido por Handan Acar, Ph.D., Profesor Asistente Peggy y Charles Stephenson de Ingeniería Biomédica en la Facultad de Ingeniería de Gallogly, con colaboradores en el Departamento de Microbiología e Inmunología del Centro de Ciencias de la Salud de OU Mark Lang, Ph. D., y Susan Kovats, Ph.D., quien también es investigadora en la Fundación de Investigación Médica de Oklahoma. El estudiante de doctorado Gokhan Gunay es el primer autor del artículo.

Cómo la muerte celular provoca una respuesta inmunitaria

Puede sonar violento, pero la muerte celular es un proceso biológico importante. La muerte celular inmunogénica ocurre cuando las células están bajo estrés y sus membranas están dañadas. Además de los patógenos (organismos microscópicos que causan enfermedades), la inmunidad innata responde a lo que los científicos llaman «Patrones Moleculares Asociados al Daño» o DAMP. Estas llamadas «moléculas de peligro» se liberan de las células estresadas o moribundas para alertar al cuerpo sobre un peligro inminente. Cuando están bajo estrés, las células inducen las señales de peligro de DAMP para alertar al sistema inmunitario sobre el lugar del cuerpo donde se experimenta el estrés.

«El daño a la membrana celular puede ser accidental debido a una fuerza física como un corte o una quemadura o programado debido a un virus o bacteria, y ese daño induce la liberación de DAMP», dijo Acar. «Por ejemplo, si hay una infección en una célula, el patógeno podría usar los recursos de la célula y provocar su estrés y una muerte lenta. Las células estresadas envían señales al sistema inmunitario, que también desencadena la muerte celular programada. Según el cantidad de daño y la duración del tiempo en que se envían las señales de peligro, la respuesta inmune aumenta».

Hay dos tipos de respuestas inmunitarias, innatas y adaptativas. La inmunidad innata ofrece protección inicial a un virus o bacteria que se originó fuera del cuerpo, pero no es específica. A través de este proceso de respuesta DAMP, el sistema inmunitario innato absorbe patógenos y enseña inmunidad adaptativa a las células. Dicho de otra manera, la inmunidad adaptativa proviene del aprendizaje del cuerpo con el tiempo y la creación de anticuerpos específicos para esos patógenos.

El equipo de investigación de Acar quería saber cómo hacer que una célula esté lo suficientemente estresada para liberar las señales de daño que activan la inmunidad innata para hablar con la respuesta inmune adaptativa, enseñando a las células inmunes de manera similar a lo que sucede cuando se recibe una vacuna.

Desarrollando una herramienta mecánica para desencadenar la respuesta inmune

El equipo de investigación aplicó un marco metodológico presentado en un estudio anterior para crear moléculas que puedan integrarse en una célula, agregarse y causar suficiente estrés en su membrana para liberar las señales que reclutan células inmunitarias a su ubicación.

Al crear una molécula que puede desencadenar la muerte celular inmunogénica intencionalmente y administrar una pequeña parte de un patógeno, están estimulando un proceso para enseñarle al sistema inmunitario cómo reaccionar ante una bacteria o patógeno específico, que los investigadores creen que podría tener un potencial increíble para fines terapéuticos. aplicaciones

«Como ingenieros, brindamos herramientas para que los médicos y científicos clínicos creen terapias, mejoren los diagnósticos o mejoren la atención al paciente», dijo Acar. «Los péptidos que estamos creando son una especie de herramienta mecánica, un cuchillo molecular, que no es específico de una proteína, por lo que son efectivos en todas las células, creando esta muerte celular inmunogénica y liberación de DAMP. Estas herramientas se pueden usar en inmunología para comprender los efectos de los DAMP en la inmunidad innata y adaptativa de una manera más controlada».

Acar explica que los anticuerpos terapéuticos provocan una respuesta inmunitaria más fuerte al «marcar» las células infectadas para que las poderosas células inmunitarias las destruyan, mientras que los anticuerpos protectores reconocen el virus o el patógeno, lo cubren y evitan que infecte a otras células.

«En general, las vacunas y los adyuvantes producen anticuerpos protectores, pero no pueden producir anticuerpos terapéuticos», dijo. «Es excelente para proteger el cuerpo, pero si estamos expuestos a una gran cantidad de virus, es posible que no sean suficientes. Entonces, necesitamos los anticuerpos terapéuticos».

Al probar el proceso con una proteína del virus de la influenza, los investigadores encontraron que después de 75 días después de una inyección y una inyección de refuerzo, los anticuerpos protectores y terapéuticos, que pueden marcar las células infectadas para eliminar las células inmunitarias, aumentaron hasta 15 veces.

«La mayoría de los adyuvantes que están actualmente disponibles no pueden producir este nivel de anticuerpos terapéuticos», dijo Acar. «Lo que también es emocionante es que debido a que los péptidos son tan pequeños, no produjeron ningún anticuerpo contra ellos, por lo que podemos usar este método una y otra vez para diferentes virus. El péptido tiene un enorme potencial para usarse en inmunoterapias contra el cáncer o aplicaciones de vacunas».

Ahora, el equipo de investigación busca comprender mejor las aplicaciones de este proceso en la lucha contra las células cancerosas para el melanoma y el cáncer de páncreas y de mama, con la esperanza de simular respuestas que sugieran que puede haber múltiples vías para lograr resultados positivos a partir de su enfoque.