Oncolytic adenovirus encoding AEG1/CD3 bispecific T-cell engager potentiates antitumor immunity against lung cancer

Il tumore al polmone rimane una delle sfide più formidabili nella medicina moderna, in particolare un tipo chiamato tumore del polmone non a piccole cellule, che rappresenta la stragrande maggioranza dei casi. Sebbene trattamenti come la chirurgia, la radioterapia e la chemioterapia siano stati a lungo lo standard, essi spesso faticano contro i tumori che sviluppano resistenza o si nascondono all'interno di un ambiente che sopprime le difese naturali del corpo. Negli ultimi anni, l'immunoterapia è emersa come una nuova e potente strategia, con l'obiettivo di risvegliare il sistema immunitario del paziente affinché riconosca e distrugga le cellule cancerose. Tuttavia, anche questi trattamenti avanzati non funzionano per tutti, e i tumori possono talvolta rimanere protetti dall'attacco immunitario. Un ostacolo chiave è che molte cellule cancerose producono proteine specifiche che aiutano la loro crescita e diffusione, rendendo contemporaneamente il tumore un luogo ostile per l'ingresso delle cellule immunitarie. Una di queste proteine, nota come AEG-1, si trova ad alti livelli in molti tumori polmonari ed è legata a esiti infausti per i pazienti. Agisce come un motore per la malattia, aiutando il cancro a moltiplicarsi e a resistere al trattamento.

Gli scienziati hanno anche sviluppato un tipo di farmaco chiamato "bispecific T-cell engager", che agisce come un ponte. Un'estremità di questo farmaco afferra una cellula cancerosa, mentre l'altra estremità afferra una cellula T, un soldato del sistema immunitario. Collegando fisicamente le due, il farmaco costringe la cellula T ad attaccare il cancro. Eppure, quando questi farmaci vengono iniettati nel flusso sanguigno, spesso si degradano troppo rapidamente per essere efficaci e faticano a penetrare in profondità nei tumori solidi. Per risolvere questi problemi, i ricercatori stanno esplorando l'uso di adenovirus oncolitici, ovvero virus modificati che cercano naturalmente di infettare le cellule cancerose. Una volta all'interno, questi virus si replicano e fanno esplodere le cellule cancerose, un processo chiamato lisi. L'idea è quella di combinare questi due approcci: usare il virus non solo per uccidere direttamente il cancro, ma anche come una fabbrica all'interno del tumore per produrre i farmaci che costruiscono il ponte proprio dove sono necessari.

Un team di ricercatori presso l'Ospedale del Centro Medico Internazionale Xi'an ha preso questo concetto e lo ha applicato al tumore al polmone creando un nuovo virus ingegnerizzato. Hanno progettato un adenovirus oncolitico ricombinante, che hanno chiamato OAd-AEG1-BiTE, per trasportare le istruzioni per la produzione di un farmaco specifico che costruisce il ponte. Questo farmaco è progettato per colpire la proteina AEG-1 presente nelle cellule del tumore al polmone e collegarle al CD3, un marcatore presente sulle cellule T. I ricercatori volevano vedere se questo virus potesse infettare le cellule del tumore al polmone, produrre il farmaco ponte e poi reclutare il sistema immunitario per distruggere il tumore in modo più efficace rispetto a quanto potrebbero fare il virus o il farmaco da soli.

Per testare questo, il team ha prima costruito il virus in laboratorio. Hanno costruito una sequenza genetica che producesse la proteina ponte, collegando una parte che riconosce l'AEG-1 con una parte che riconosce il CD3. Hanno inserito questa sequenza in un backbone di adenovirus innocuo, che era stato privato della capacità di causare malattie nelle cellule sane ma che manteneva la sua capacità di infettare e uccidere le cellule cancerose. Hanno anche creato un virus di controllo che appariva identico ma che trasportava una innocua proteina fluorescente verde invece delle istruzioni per il ponte. Dopo aver fatto crescere questi virus in cellule umane, hanno confermato che il nuovo virus poteva entrare con successo nelle cellule del tumore al polmone e iniziare a produrre la proteina ponte. I test hanno dimostrato che le cellule infettate dal nuovo virus stavano producendo alti livelli del messaggio genetico della proteina ponte e della proteina stessa, mentre le cellule di controllo non lo facevano.

I ricercatori si sono poi spostati per testare quanto bene funzionasse questo sistema in una piastra. Hanno preso cellule del tumore al polmone umano e le hanno mescolate con cellule immunitarie umane prelevate da donatori sani. Hanno aggiunto il nuovo virus ad alcune di queste miscele e il virus di controllo ad altre. Utilizzando un sistema che monitora la salute cellulare in tempo reale, hanno osservato cosa accadeva quando venivano introdotte le cellule immunitarie. I risultati sono stati sorprendenti. Nei gruppi in cui era presente il nuovo virus, le cellule immunitarie erano molto più efficaci nel uccidere le cellule cancerose. Le cellule cancerose morivano molto più velocemente e in numeri maggiori rispetto ai gruppi con il virus di controllo o senza alcun virus. Questo effetto dipendeva dal numero di cellule immunitarie presenti; quando venivano aggiunte più cellule immunitarie, il potere di uccisione aumentava significativamente. Il team ha anche misurato le sostanze chimiche rilasciate dalle cellule immunitarie durante questo processo. Hanno scoperto che i gruppi trattati con il nuovo virus rilasciavano livelli molto più elevati di sostanze note per attivare e dirigere gli attacchi immunitari, come l'interleuchina-2, l'interferone-gamma e il fattore di necrosi tumorale alfa. Queste sostanze chimiche sono segnali che indicano che il sistema immunitario è impegnato e sta lavorando duramente. Al contrario, i livelli di un'altra sostanza chimica, il GM-CSF, non sono cambiati significativamente, suggerendo che la risposta fosse altamente specifica per le cellule T.

Per vedere se questo approccio funzionasse in un sistema vivente, i ricercatori si sono rivolti a un modello utilizzando dei topi. Hanno iniettato cellule del tumore al polmone umano sotto la pelle dei topi per creare piccoli tumori. Una volta stabiliti i tumori, hanno diviso i topi in gruppi. Un gruppo ha ricevuto un'iniezione del nuovo virus direttamente nel tumore, seguita da un'iniezione di cellule immunitarie umane nel flusso sanguigno. Un altro gruppo ha ricevuto il virus di controllo e le cellule immunitarie, mentre un terzo gruppo ha ricevuto una soluzione salina. Nel corso dello studio, i ricercatori hanno misurato la dimensione dei tumori e il peso dei topi. I topi trattati con il nuovo virus hanno mostrato una chiara riduzione della crescita tumorale. I loro tumori sono rimasti significativamente più piccoli rispetto a quelli dei gruppi di controllo, che continuavano a crescere a un ritmo costante. Importante è che i topi non hanno perso peso né hanno mostrato segni di malattia, indicando che il trattamento non era tossico per gli animali. Quando i ricercatori hanno esaminato i tumori alla fine dello studio, hanno scoperto che le istruzioni genetiche per la proteina ponte erano ancora presenti e attive nei tumori dei topi trattati, confermando che il virus aveva consegnato con successo il suo carico e continuava a produrre il farmaco all'interno del tumore.

Lo studio suggerisce che questo approccio combinato offre un modo promettente per superare i limiti degli attuali trattamenti immunoterapici. Utilizzando il virus per consegnare il farmaco che costruisce il ponte direttamente nel tumore, il trattamento raggiunge un'alta concentrazione del farmaco proprio dove è necessario, evitando la rapida degradazione che avviene quando il farmaco viene somministrato attraverso il flusso sanguigno. Questo metodo trasforma efficacementamente il tumore in un sito di intensa attività immunitaria, reclutando le difese del corpo per attaccare il cancro dall'interno verso l'esterno. Sebbene i ricercatori abbiano notato che il loro studio era limitato a una singola linea cellulare di tumore al polmone e a un modello specifico di topo, i risultati forniscono una solida base per ulteriori investigazioni. Il lavoro dimosta che l'ingegnerizzazione di un virus per produrre un ponte immunitario mirato può migliorare significativamente la capacità del sistema immunitario di combattere il tumore al polmone, offrendo una nuova strada per lo sviluppo di trattamenti più efficaci per i pazienti che attualmente hanno poche opzioni.