Linfocitos T y modelos celulares 3D para inmunoterapia
Uso del potencial de las células T con los organoides y esferoides para la investigación en el tratamiento del cáncer
¿Qué son las células T?
Las células T (también conocidas como linfocitos T) son los glóbulos blancos del cuerpo humano que combaten las infecciones. Su función principal es ayudar a determinar una respuesta del sistema inmunológico a sustancias extrañas, denominadas antígenos. Estos se complementan con las células B, que son otro tipo importante de linfocitos. En combinación, millones de células T y B circulan por el organismo, cada uno de ellos con receptores exclusivos que permiten elaborar una respuesta prácticamente ante cualquier antígeno.
Las células T se desarrollan a partir de células madre en la médula ósea y se desplazan hasta una glándula del sistema linfático de pequeño tamaño que se conoce como timo, donde proliferan y maduran. Por este motivo se denominan células T (células derivadas del timo). Allí se transforman en subtipos especializados que se conocen como colaboradores, reguladores, citotóxicos o de memoria. Cuando están listas, las células T se distribuyen a los tejidos periféricos o circulan por la sangre y el sistema linfático, donde llevan a cabo su trabajo tras encontrar el antígeno adecuado. Los linfocitos T colaboradores, por ejemplo, liberarán mensajeros químicos denominados citoquinas que estimulan la transformación de los linfocitos B en células plasmáticas, que son las productoras de anticuerpos. Los linfocitos T reguladores modularán las respuestas inmunitarias para evitar una reactividad excesiva, mientras que los linfocitos T citotóxicos reconocen y destruyen las células infectadas o cancerosas.
Interfaz de 3D Custom Module Editor con MitoTracker (izquierda), linfocitos T (centro) y canal de LT (derecha).
Aplicaciones de cocultivos de linfocitos T y organoides para la investigación en el tratamiento del cáncer
La inmunoterapia, que aprovecha el sistema inmunológico para dirigirse específicamente a las células cancerosas, está ganando terreno como una forma adicional de tratamiento neoplásico. Estas terapias incluyen linfocitos T CAR (linfocitos T con receptor de antígeno quimérico), linfocitos infiltrantes de tumor (TIL) y otros linfocitos T genéticamente modificados.
Aunque es eficaz para el tratamiento de diversos cánceres no sólidos (o hematológicos), ha demostrado un éxito limitado en pacientes con tumores sólidos, que representan la mayoría de los cánceres. Un motivo para la alta tasa de fracaso es el microambiente tumoral inmunosupresor.
Es crucial potenciar el reclutamiento y la actividad citotóxica de los linfocitos T para que la inmunoterapia frente al cáncer sea eficaz. En la investigación científica preclínica, los modelos celulares 3D ofrecen ventajas sobre los cultivos en monocapa 2D al recrear mejor las condiciones fisicoquímicas del microambiente tumoral.
Por ejemplo, los organoides derivados de pacientes (PDO) son superiores a los cultivos en monocapa 2D tradicionales debido a que reproducen mejor las señales fisicoquímicas del microambiente tumoral. Los estudios indican que los PDO responden a los fármacos de forma similar a los tumores originales, poniendo de manifiesto su potencial para mejorar los resultados terapéuticos. Los PDO también ofrecen ventajas como una heterogeneidad inherente, estabilidad a largo plazo, idoneidad para el cribado de alto rendimiento y una mejor capacidad para reflejar las características del tumor, lo que los convierte en un sistema modelo preclínico superior.
Ejemplo de flujo de trabajo: cambios morfológicos inducidos por linfocitos T en organoides de CCR
La investigación en linfocitos T es un campo multidimensional y dinámico que puede abarcar una amplia gama de estudios dependiendo de los objetivos específicos de los investigadores. A menudo, el objetivo principal que subyace a cualquier proyecto de investigación con linfocitos T condiciona el diseño experimental, incluidos la elección de los modelos y los flujos de trabajo.
A continuación se muestra un ejemplo de flujo de trabajo diseñado para analizar los cambios morfológicos inducidos por linfocitos T en organoides de cáncer colorrectal (CCR):
Pasos 1-5, modelos de cultivos de organoides: este flujo de trabajo se inicia con el crecimiento de organoides de cáncer colorrectal (CCR) derivados de pacientes expandidos en biorreactores, aunque puede usarse una línea celular ampliamente utilizada para generar modelos como alternativa a los PDO disponibles en el mercado. A continuación, las células se siembran en placas. Aunque no se muestra, se puede aprovechar la automatización durante todo este proceso para aumentar el tiempo sin intervención del operador.
Pasos 6-7, preparación de los linfocitos T para cocultivos: los linfocitos T estimulados se obtienen combinando linfocitos T descongelados con un agente químico y, marcando a continuación con un colorante de fluorescencia antes de cocultivarlos con los organoides. Las células inmunes no estimuladas se utilizan como controles negativos.
Paso 8, adquisición automática de imágenes de lapso de tiempo
La adquisición de imágenes de células vivas automática se lleva a cabo cada pocas horas utilizando nuestra solución avanzada de alto contenido, el sistema de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal HT.ai equipado con una cámara de alta resolución y software especializado para la captura de estructuras 3D. Estas imágenes se incluyen en el software de análisis de imágenes IN Carta que utiliza inteligencia artificial (IA) avanzada para transformar las imágenes en resultados fáciles de interpretar.
Análisis de datos por IA: el software IN Carta basado en IA puede mejorar drásticamente la forma en que los investigadores estudian la interacción de los linfocitos T con modelos 3D. Este utiliza técnicas avanzadas como segmentación basada en el aprendizaje profundo y clasificación basada en el aprendizaje automático para analizar imágenes y clasificar datos, ayudando a los investigadores a obtener evaluaciones exactas y eficaces del comportamiento de los linfocitos T.
En este ejemplo, los investigadores utilizan IN Carta durante la segmentación mediante aprendizaje profundo para generar con facilidad máscaras de organoides y la fase de clasificación mediante aprendizaje automático para clasificar los organoides en intactos (rosa) y modificados (verde), mostrándose un aumento del número de organoides modificados con el tiempo.
Aplicaciones de linfocitos T y ensayos para cribado de alto contenido
Los métodos de última generación de adquisición de imágenes 3D y análisis de datos son cruciales para llevar a cabo investigaciones con cocultivos de linfocitos T y organoides para inmunoterapia. Estos flujos de trabajo pueden beneficiarse en gran medida de la adquisición de imágenes de alto contenido, la automatización y el software de análisis de datos mediante IA. Más información sobre nuestros métodos para ensayos con linfocitos T en los siguientes recursos.