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Seguimiento del sistema inmunológico
El sistema inmunológico humano es complejo, con múltiples tipos de células estacionadas por todo el cuerpo, listas para lanzar un ataque al primer signo de infección. Sin embargo, no ha habido ninguna herramienta clínica para medir una respuesta inmune mientras viaja por el cuerpo. Tal herramienta sería útil para monitorear las reacciones inmunes a enfermedades como el cáncer. Ha habido casos en los que el sistema inmunológico combate con éxito un tumor y otros en los que estimula el crecimiento tumoral. Encontrar un fármaco eficaz para tratar el cáncer también es complicado, ya que muchos fármacos inhiben la función inmunitaria y provocan infecciones que pueden poner en peligro la vida. Comprender cómo reacciona el sistema inmunológico a ciertos cánceres y medicamentos podría ayudar a los médicos a diagnosticar y tratar mejor a los pacientes.
Reacción inmune: Una nueva sonda de imágenes de PET ilumina las células inmunitarias mientras ataca la infección dentro de un ratón. Las áreas verdes indican la presencia de células inmunes activas.
Ahora, los científicos del Centro Oncológico Integral Jonsson de UCLA han desarrollado una sonda de imagen para la tomografía por emisión de positrones (PET) que rastrea una respuesta inmune en todo el cuerpo mientras combate el cáncer y las infecciones. Los científicos han publicado los resultados de su estudio en la edición online de la revista. Medicina de la naturaleza .
El objetivo de los investigadores no era rastrear tipos específicos de células inmunes, sino visualizar una respuesta inmunitaria en su conjunto. Para hacer eso, buscaron un proceso biológico característico de la mayoría de los tipos de células inmunes y desarrollaron una sonda para medir ese proceso.
Si quisiéramos medir un tipo de célula específico, como una célula T, podríamos haber hecho un marcador y adjuntar un radionucleótido, dice Owen White , investigador del Jonsson Comprehensive Cancer Center de UCLA y autor principal del estudio. Pero queríamos un monitor más global de múltiples tipos de células, y se nos ocurrió observar un proceso fundamental llamado la vía de rescate del ADN.
Esta vía es esencialmente un mecanismo de reciclaje de ADN que utilizan las células inmunes para generar nuevas células de manera rápida y eficiente. La mayoría de las células del cuerpo pueden generar células desde cero, construyendo lentamente nuevas células a partir de glucosa y azúcares. Sin embargo, en presencia de una infección, las células inmunitarias deben actuar con rapidez para producir más células de defensa. Estas células reciclan fragmentos flotantes de nucleótidos, los componentes básicos del ADN, de los alimentos o las células moribundas, lo que produce más ADN que luego produce nuevas células inmunes.
Durante la infección, hay mucha renovación del ADN, dice Caius Radu , profesor asistente de farmacología molecular y médica en UCLA. Este es esencialmente un mecanismo que permite a estas células recolectar y producir ADN de manera eficiente.
Radu, Witte y sus colegas diseñaron una sonda para detectar la actividad de reciclaje de ADN. Específicamente, la sonda detecta una enzima particular involucrada en el primer paso del reciclaje de ADN dentro de las células inmunes. Sin esta enzima, el proceso no puede continuar. El equipo diseñó una sonda de detección de enzimas modificando la estructura molecular de un fármaco de quimioterapia común llamado gemcitabina. Después de una amplia selección de fármacos, los investigadores encontraron que este fármaco en particular era eficaz para entrar en las células inmunitarias. Luego alteraron ligeramente el compuesto para que, en presencia de la enzima de reciclaje de ADN, el compuesto se fosforilara y, en esencia, se detuviera en seco. Si la enzima no está presente, el compuesto simplemente atraviesa la célula.
El equipo de Witte también adjuntó un radiomarcaje a la sonda que, durante una exploración PET, se ilumina cuando ingresa a una célula. Luego, el equipo probó la sonda en ratones. Los investigadores primero inyectaron a los ratones un virus oncogénico, que provocó el desarrollo de un tumor. Este tumor en particular es inmunogénico, lo que significa que el sistema inmunológico lo reconoce fácilmente y ataca rápidamente. Después de la inyección del virus, el equipo inyectó la sonda y realizó escáneres PET.
Es básicamente como un mapa de calor, y si hay muchas células inmunes, es rojo; si es menor, verde; y menos aún, azul, dice Radu. Se ve espectacular. Puede ver una imagen tridimensional de este ratón y ver estos ganglios linfáticos que drenan, que están cerca del tumor, y simplemente verlos iluminarse.
El equipo pudo rastrear la respuesta inmune a medida que se desarrollaba el tumor y vio que las áreas alrededor del tumor se iluminaban más después de 10 a 14 días, un período de tiempo típico en el que una respuesta inmune puede eliminar una infección.
Radu dice que en el futuro, los médicos pueden usar esta nueva sonda PET para obtener imágenes de las respuestas inmunes, además de usar otras técnicas, como las tomografías computarizadas, que pueden obtener imágenes de los tumores. En combinación, estas técnicas pueden permitir a los médicos observar cómo se encoge un tumor a medida que el sistema inmunológico del cuerpo ataca para que puedan determinar la efectividad de diferentes terapias.
Ronald Germain , subdirector del laboratorio de inmunología del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, dice que si bien las imágenes del grupo son impresionantes, aún no está del todo claro si se están obteniendo imágenes de células distintas de las inmunitarias, un efecto que podría crear una imagen imprecisa .
No es una prueba completamente específica, por lo que no va a decir qué tipo de célula está presente en un sitio, lo que puede ser muy importante para hacer un diagnóstico en el futuro, dice Germain. Sin embargo, existe una necesidad real de desarrollar formas de evaluar las respuestas inmunitarias sin tener que hacer biopsias, y este es uno de los varios enfoques que podrían utilizarse.
Los investigadores ahora buscan desarrollar una sonda más específica, además de su sonda de imagen general. Radu y sus colegas están examinando sistemáticamente las estructuras químicas para encontrar otras que se parezcan a la gemcitabina. El equipo planea probar estos compuestos entre sí para ver cuál puede tener mayor sensibilidad y especificidad para detectar ciertos tipos de células inmunes.