Las células T son los soldados inmunes en la primera línea de la batalla contra los patógenos infiltrados que buscan causar enfermedades.

Un nuevo estudio publicado en Nature Biomedical Engineering describe una novedosa técnica de imagen sin etiquetas que puede diferenciar las células T activas de las que están fuera de servicio.  El método podría ayudar a evaluar la participación de las células T en las inmunoterapias para el tratamiento del cáncer o las enfermedades autoinmunes.

"Las células T tienen un interruptor metabólico que regula su actividad", dice Melissa Skala, investigadora principal del Instituto Morgridge y profesora adjunta de ingeniería biomédica en la UW-Madison. En un individuo sano, la mayoría de las células T están en un estado de reposo - están inactivas, pero listas y esperando la señal para unirse al combate activo contra un virus o una bacteria invasora. "Queríamos probar si nuestra tecnología de imagenología podía diferenciar entre las células T inactivas y las células T activadas", dice Alexandra Walsh, anteriormente una científica asistente en el Instituto Morgridge que ahora es profesora asistente de ingeniería biomédica en la Texas A&M University.

La mayoría de los métodos para caracterizar las células T se basan en anticuerpos, como la citometría de flujo o la inmunohistoquímica.  Estos requieren la tinción con anticuerpos o agentes de contraste, un proceso que es destructivo para las células.  Alternativamente, el método de Walsh y Skala detecta la autofluorescencia de las moléculas dentro de la célula que emiten luz de forma natural cuando son visualizadas por un microscopio emparejado con un láser infrarrojo, este proceso sin etiqueta no es dañino y no altera el comportamiento de la célula.  La técnica podría adaptarse para obtener imágenes de células en un plato o plato, muestras de tejido, o incluso imágenes in vivo de un organismo completo.

"Es súper novedoso", dice Skala. "La mayoría de la gente no utiliza estas técnicas - no se ven muchos estudios de autofluorescencia en inmunología."  Para validar su enfoque, los investigadores adquirieron muestras de sangre de donantes sanos, aislaron las células T y midieron la autofluorescencia del NAD(P)H y el FAD, dos moléculas que participan en el metabolismo celular.  "Mantuvimos algunas de las células T en su estado de reposo, y luego agregamos anticuerpos a un grupo para activarlas", dice Walsh.

Las imágenes de las células en estado de reposo frente a las células activadas revelaron diferencias en la función metabólica, más notablemente a través de un cambio en la autofluorescencia de la NAD(P)H en las poblaciones de células T activadas.  También observaron que las células T activas eran ligeramente más grandes en tamaño que las células inactivas.

El protocolo de activación y las capacidades de imagen serán útiles para fabricar las células CAR-T utilizadas en las inmunoterapias, dice Skala.

Estas células T rediseñadas a menudo son co-cultivadas con otras células, como las células cancerosas, para probar su reactividad.  Sin embargo, el uso de reactivos duros adicionales o etiquetas de anticuerpos para caracterizar aún más la célula T es un cuello de botella para los fabricantes de células CAR-T.

El enfoque autofluorescente proporciona una forma atractiva de realizar estos experimentos mediante la imagen de las mismas células a través de múltiples puntos temporales de una manera que no es perjudicial.

"Demostramos que se pueden resolver los cambios temporales con nuestra técnica de imágenes", dice Walsh. "Pudimos ver cambios en los puntos finales de la imagen en minutos después de añadir los anticuerpos activadores".

Walsh añade que sería difícil ver estos cambios dinámicos usando la citometría de flujo, ya que el tiempo requerido para la tinción y la incubación hace difícil capturar múltiples puntos temporales.

El laboratorio de Skala planea continuar esta línea de investigación para entender mejor cómo las células T de un paciente con cáncer podrían responder a medida que el tumor crece o cuando son tratadas con inmunoterapias.

"Estas tecnologías podrían decirnos algo sobre los tumores o sobre la fabricación de células T que no sabíamos", añade Skala, "porque antes no disponíamos de métodos para controlar el comportamiento de las células T a lo largo del tiempo".

Aunque esta nueva técnica ofrece muchas ventajas sobre los métodos tradicionales, todavía hay limitaciones.

Para empezar, la imagen de autofluorescencia no es muy sensible.

"No dependemos de etiquetas realmente específicas, sino del metabolismo de las células", dice Skala. "Eso sólo te llevará hasta cierto punto en la diferenciación de los tipos de células."

Además, la técnica requiere de personas experimentadas para realizar la imagen microscópica y analizar los datos, dice Walsh.

El laboratorio de Skala está trabajando en el desarrollo de un prototipo para tomar la capacidad de imagen de su microscopio a gran escala y traducirla en un sistema del "tamaño de una caja".

"No tendrás que ser un ingeniero óptico especializado para usarlo", dice Skala. "Esa es la dirección que estamos tratando de tomar. Estamos tratando de hacerlo más accesible."

Fuente: Morgridge Institute for Research