Un equipo de científicos de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha desarrollado un nuevo método para predecir con mayor rapidez y precisión qué antígenos provocarán una fuerte respuesta inmunitaria. Su método, publicado en la revista ´Nature Methods´, podría ayudar a los científicos a desarrollar inmunoterapias más eficaces contra el cáncer.

Los linfocitos T, una clase de células inmunitarias, se arrastran y pasan junto a otras células mientras patrullan por el cuerpo, utilizando los receptores de los linfocitos T para leer molecularmente los péptidos, o trozos cortos de proteínas, que se encuentran dentro de proteínas más grandes llamadas complejos mayores de histocompatibilidad (pMHC) que sobresalen de las superficies celulares.

Las células sanas del huésped presentan una serie de CMHp que no desencadenan una respuesta inmunitaria, pero una vez que las células T reconocen los péptidos indicadores de enfermedad, se activan para encontrar y eliminar las células que llevan estas firmas extrañas. Entender cómo las células T distinguen sensiblemente estos péptidos antigénicos de los péptidos del huésped para evitar matar por error a las células del huésped ha sido un misterio durante mucho tiempo.

"Una célula T puede detectar un solo péptido antigénico entre un mar de 10.000 o 100.000 péptidos no antigénicos que se muestran en las superficies celulares", explica Polly Fordyce, becaria del Instituto Sarafan ChEM-H, profesora adjunta de bioingeniería y genética en Standford y directora de la investigación.

La clave de la selectividad está en el deslizamiento de las células T. El deslizamiento de las células T somete a tensión los enlaces entre los receptores y los péptidos y, en la mayoría de los casos, esa tensión adicional es suficiente para romper ese enlace. Pero a veces, tiene el efecto contrario.

Chris García, coautor del estudio y profesor de fisiología molecular y celular y de biología estructural, y otros ya habían demostrado que los péptidos más antigénicos son aquellos cuyas interacciones con los receptores de las células T se hacen más fuertes en respuesta al deslizamiento. "Es algo así como una trampa de dedos chinos --explica Fordyce--. Cuando se tira un poco de la interacción receptor-antígeno, la unión en realidad dura más tiempo".

Identificar los mejores pares antígeno-receptor requiere aplicar simultáneamente esa fuerza de deslizamiento, o cizallamiento, entre un péptido y una célula T y medir la activación de las células T, idealmente miles de veces para obtener datos repetibles para muchos posibles pares péptido/receptor celular. Pero los métodos existentes requieren mucho tiempo y pueden dar lugar a la medición de un solo péptido con cientos de células T en un día.

El primer autor del estudio, el becario postdoctoral Yinnian Feng, desarrolló un truco que permite al equipo medir 20 péptidos únicos que interactúan con miles de células T en menos de cinco horas.

Para fabricar un sistema simplificado que imita a las células con péptidos colgantes, construyeron pequeñas perlas esféricas de un material que se expande al calentarse y adhirieron a sus superficies unas cuantas moléculas de un pMHC determinado con péptidos.

Tras depositar una célula T sobre cada perla y esperar el tiempo suficiente para que los receptores se unieran a los péptidos, calentaron muy ligeramente la perla. La expansión de la perla aumenta la distancia entre los puntos de unión, y el correspondiente estiramiento de la célula T imita la fuerza que experimentaría al deslizarse por las células del cuerpo. Tras ejercer esa fuerza, el equipo midió la actividad de las células T.

Pudieron realizar cientos de experimentos individuales en paralelo mediante el uso de perlas que están marcadas con un color único, lo que hace posible el seguimiento de múltiples pMHC diferentes.

Tomaron dos conjuntos de imágenes en forma de mosaico a través de cada portaobjetos después de cada ejecución: un conjunto que les dice qué pMHC está mostrando una perla determinada y otro que les dice cómo de activa es cada célula T encima de esa perla. El cruce de estas imágenes les permite saber qué antígenos han provocado las respuestas más fuertes de las células T.

En esta demostración de su plataforma, el equipo demostró, con 21 péptidos únicos, que sus resultados confirmaban los péptidos activadores y no activadores conocidos para un receptor de células T y descubrían un antígeno previamente desconocido que inducía una fuerte respuesta de las células T.

En colaboración con el laboratorio de García, también han empezado a abordar un reto en la inmunoterapia: los receptores de células T que forman las interacciones de mayor afinidad con los antígenos en el laboratorio suelen activarse también con péptidos no antigénicos en el organismo, un peligroso efecto secundario que provoca la muerte de células sanas.

Con su tecnología, el equipo caracterizó los receptores de células T diseñados para reconocer específicamente los antígenos tumorales sin reactividad fuera del objetivo.

En el futuro, tienen previsto crear bibliotecas de más de 1.000 péptidos para descubrir nuevos antígenos. Esperan que este método, que es rápido y requiere pocas células, o una forma optimizada del mismo pueda utilizarse algún día para mejorar las inmunoterapias personalizadas.

"Esta plataforma puede ayudar a mejorar los esfuerzos para diseñar células T que se dirijan específicamente a las células cancerosas, así como a determinar qué antígenos son capaces de activar de forma potente las propias células T de un paciente para que se dirijan más eficazmente a las células cancerosas", concluye Fordyce.