Un fenotipo de macrófago particular es más eficaz que otro fenotipo comúnmente utilizado en terapia celular para infiltrar tumores.

Macrófago bajo el microscopio.
Harvard John A. Investigadores de la Escuela Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) investigaron el fallo de los macrófagos en ensayos clínicos desde una perspectiva de ingeniería. Los macrófagos son un tipo de glóbulos blancos que destruyen patógenos y pueden infiltrarse en las células tumorales. En el laboratorio, son una herramienta prometedora para la terapia celular, pero su uso en ensayos clínicos ha frustrado a los biólogos.
Sin embargo, este no es un problema biológico. Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Samir Mitragotri, profesor Hiller de Bioingeniería y el Dr. Hansjörg Weiss, profesor de Ingeniería de inspiración biológica en SEAS, investigó las barreras físicas que impiden que los macrófagos alcancen su objetivo.
Al combinar la microscopía con el aprendizaje automático, el equipo descubrió que cierto fenotipo de macrófago es mejor que otros para viajar hasta un tumor. Este fenotipo no se usa comúnmente para tratamientos contra el cáncer.
«Nuestros resultados muestran que diferentes fenotipos exhiben diferente penetrancia dentro del tumor».
El Dr. Mitragotri dijo: «Nuestro enfoque de ingeniería nos llevó a preguntarnos si el pobre resultado terapéutico de los macrófagos en las terapias celulares podría deberse en parte a su incapacidad para ingresar al tumor». Continuó: «Y, de hecho, nuestros resultados muestran que diferentes fenotipos exhiben diferente penetración en el tumor. Esto proporciona una interesante hipótesis basada en la física para el pobre resultado clínico de las terapias con macrófagos reportadas previamente y una hipótesis contraria y complementaria a la biología clásica. modelo basado.»
Entre los diferentes tipos de macrófagos, simplificados como M0, M1 y M2, los macrófagos M1 tienen un potencial superior para combatir tumores y se utilizan a menudo para terapias celulares. Sin embargo, han producido resultados decepcionantes en los ensayos clínicos.
Para entender por qué, el Dr. Mitragotri y su equipo observaron cómo los tres fenotipos diferentes viajaban a través del complejo hidrogel hasta el tumor en una placa de Petri.
«Descubrimos que el fenotipo M1, el microfago antitumoral, parecía tener dificultades para encontrar sus objetivos»
«Básicamente queríamos medir qué tan bien funcionaban la mecánica de transporte y el GPS de estos macrófagos diferenciados en un entorno complejo», explicó el Dr. Kolade Adebowale, primer autor del artículo y becario postdoctoral en SEAS. «Descubrimos que el fenotipo M1, el microfago antitumoral, parecía tener problemas para encontrar sus objetivos, como si su GPS no estuviera funcionando. Pero el fenotipo M0 parecía tener un mapa realmente bueno.
Es bien sabido que existen muchas formas diferentes de macrófagos y que fenotipos específicos son expertos en cambiar su forma. El Dr. Adebowale y su equipo identificaron una correlación entre la capacidad de cambio de forma y la eficiencia del transporte. Cuanto mejor cambiaban de forma los macrófagos, más fácilmente migraban al tumor. Los macrófagos M1 son los peores de los tres en cuanto a cambiar de forma.
«Nuestro estudio muestra que la migración reducida de los macrófagos M1 en comparación con los macrófagos M0 se correlaciona con una capacidad reducida para sufrir transformaciones de forma», dijo el Dr. Adebowale. «Esperamos que estos hallazgos arrojen nueva luz sobre la biofísica de la migración de macrófagos y la administración de terapias con células de macrófagos».
«Esperamos que estos hallazgos arrojen nueva luz sobre la biofísica de la migración de macrófagos y la administración de terapias con células de macrófagos».
La coautora del estudio, la Dra. Jennifer Guerreiro, profesora asistente de la Facultad de Medicina de Harvard e investigadora principal del Programa de Oncología Mamaria del Hospital Brigham and Women’s, señaló: «Existe un tremendo potencial en el aprovechamiento de los macrófagos para mediar las respuestas inmunes antitumorales en tumores humanos y ensayos clínicos. Continuar el tratamiento de pacientes con macrófagos.
«Sorprendentemente, en este estudio aprendimos que los macrófagos que se parecen al fenotipo M0 son más eficientes para alcanzar su objetivo».
Este estudio ha sido publicado Reseñas de Física Aplicada.