Vectorización de nanopartículas magnéticas a través de células dendríticas para su utilización en terapia oncológica
- Autores: Isabel Segura Gil
- Directores de la Tesis: Berta Saez Gutierrez (dir. tes.), Alejandro Tres Sánchez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Ricardo Ibarra García (presid.), J. Godino (secret.), Carlos Jara Sánchez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina por la Universidad de Zaragoza
- Materias:
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- Resumen
Las células dendríticas (DCs, del inglés dendritic cells) son las principales células presentadoras de antígeno por lo que sus funciones más importantes son la vigilancia y el control de las reacciones inmunológicas del individuo. Estas células actúan sobre todo en las primeras etapas de la activación del sistema inmune, lo que conduce a una protección frente a patógenos y otros agentes extraños.
Además, las DCs también tienen un papel crucial en la vigilancia inmunológica frente a células transformadas (Schmidt et al., 2012) y en la inducción de la respuesta anti- tumoral (Lorenzi et al., 2011; McDonnell et al., 2010; Tel et al., 2013). Aunque diversos estudios han mostrado que el sistema inmune puede participar en la eliminación de células malignas, el hecho de inducir una respuesta inmune clínicamente eficaz es una tarea difícil dada la dinámica y compleja relación existente entre el sistema inmune y el cáncer.
La gran plasticidad que han demostrado tener las DCs podría usarse a conveniencia para mejorar el diagnóstico y para aplicar diferentes tratamientos en pacientes oncológicos. Por su alta capacidad fagocítica, las DCs son las células apropiadas para el transporte de nanopartículas en su interior ya que evitan que estas sean reconocidas como extrañas y eliminadas por el sistema retículo endotelial, actuando así como un “Caballo de Troya”. Además, hay que destacar también la “capacidad” que tienen las DCs de adquirir propiedades angiogénicas in vivo bajo condiciones patológicas (Conejo-Garcia et al., 2004). Esta capacidad hace que puedan llegar a formar parte del entramado vascular tumoral, no solo por la presencia de factores de crecimiento o de determinadas citoquinas secretadas en el microambiente tumoral que condiciona a las DCs, sino también de las interacciones físicas entre células así como con la matriz extracelular (Sprague et al., 2014).
Estas propiedades hacen que las DCs sean una herramienta idónea tanto para detectar el cáncer como para aplicar una terapia localizada frente al tumor. Así, las DCs podrían actuar como vectores para transportar en su interior nanopartículas magnéticas (MNPs) y hacerlas llegar hasta el tumor. Posteriormente, tras aplicar un campo magnético, las MNPs liberarían energía en forma de calor (hipertermia magnética), lo que ayudaría a destruir de una forma localizada los vasos tumorales e impediría el crecimiento del tumor así como la migración de células malignas a focos secundarios.
El objetivo global de esta Tesis Doctoral es determinar el papel de factores secretados por células tumorales en la trans-diferenciación de las células dendríticas en células con características de células endoteliales y estudiar la biodistribución de las nanopartículas magnéticas vectorizadas a través de células dendríticas utilizando un modelo de melanoma murino.
Para llevarlo a cabo se establecieron cultivos de células dendríticas, tanto humanas como murinas, se realizaron co-cultivos en presencia de líneas celulares tumorales establecidas, o con adición de sus sobrenadantes o de VEGF exógeno. Se estudiaron por citometría de flujo marcadores característicos de células dendríticas así como de células endoteliales.
Por otra parte, se establecieron las condiciones de implantación de un modelo de melanoma murino (vía de inoculación, dosis celular, y tiempo de crecimiento) ayudados por la monitorización del proceso mediante bioluminiscencia y la resonancia magnética de imagen (MRI). Una vez establecido, se realizó un ensayo para estudiar la biodistribución de las DCs cargadas con MNPs en este modelo animal. Para ello las DCs murinas fueron cultivadas con MNPs, y tras comprobar que estas no afectaban a la viabilidad celular, se inyectaron en los animales en diferentes formas de administración: células dendríticas inmaduras o maduras, vía peritumoral o intraperitoneal. Tras recoger diferentes órganos, se analizó en ellos la presencia de hierro debida a las MNPs transportadas por las DCs midiendo el tiempo de relajación del agua, T2, en un magnetómetro MINISPEC.
En los ensayos de co-cultivos de DCs, tanto humanas como murinas, se observó un proceso de trans-diferenciación de DCs a endothelial-like cells, aumentando la expresión de marcadores característicos de células endoteliales como son VEFGR-2 o KDR y de vWF, mientras se mantenían algunos característicos de DCs, principalmente cuando se adicionaron al cultivo sobrenadantes de cultivos de células tumorales.
En nuestro trabajo inicial de biodistribución realizado in vivo con ratones, hemos observado por resonancia magnética de imagen que las DCs que contenían las MNPs podían llegar, por vía sanguínea, a los ganglios linfáticos tras ser inoculadas en el animal por la vena caudal.
Cuando estas son inoculadas vía peritumoral o vía intraperitoneal, no se encontraron diferencias significativas en ninguno de los órganos analizados (bazo, hígado, pulmón, riñón y tumor), con respecto al control, en la cantidad de hierro perteneciente a las MNPs, independientemente de si son incorporadas por las células dendríticas inmaduras y maduras. Sin embargo, cuando se comparó la cantidad de hierro en el tumor entre los distintos grupos de administración de DCs+MNPs, el valor más alto y el único estadísticamente significativo, se obtuvo cuando se inocularon las células dendríticas cargadas con MNPs en el estadio inmaduro y por la vía peritumoral.
De nuestros resultados se deriva que debería aumentarse el número de DCs inoculadas en la zona tumoral para aumentar así la cantidad de MNPs, monitorizarlas mediante RMI en los animales vivos, y someterlos después a estos a tratamientos de hipertermia para ver si se produce una reducción del tumor. También se deberían realizar un análisis del tumor y la región peritumoral, mediante inmunohistoquímica, para conocer si las DCs con MNPs presentes en la zona tumoral presentan un fenotipo mixto de DCs y endothelial-like cells, a la vez que determinar la presencia de hierro en esa zona.
Bibliografía • Conejo-Garcia, J.R., Benencia, F., Courreges, M.C., Kang, E., Mohamed-Hadley, A., Buckanovich, R.J., Holtz, D.O., Jenkins, A., Na, H., Zhang, L., Wagner, D.S., Katsaros, D., Caroll, R., Coukos, G., 2004. Tumor-infiltrating dendritic cell precursors recruited by a beta-defensin contribute to vasculogenesis under the influence of VEGF-A. Nat Med 10, 950–958.
• Lorenzi, S., Mattei, F., Sistigu, A., Bracci, L., Spadaro, F., Sanchez, M., Spada, M., Belardelli, F., Gabriele, L., Schiavoni, G., 2011. Type I IFNs control antigen retention and survival of CD8α(+) dendritic cells after uptake of tumor apoptotic cells leading to cross-priming. J Immunol 186, 5142–50.
• McDonnell, A.M., Prosser, A.C., Van Bruggen, I., Robinson, B.W.S., Currie, A.J., 2010. CD8α+ DC are not the sole subset cross-presenting cell-associated tumor antigens from a solid tumor. Eur J Immunol 40, 1617–1627.
• Schmidt, S.V., Nino-Castro, A.C., Schultze, J.L., 2012. Regulatory dendritic cells: There is more than just immune activation. Front Immunol 3, 1–17.
• Sprague, L., Muccioli, M., Pate, M., Singh, M., Xiong, C., Ostermann, A., Niese, B., Li, Y., Li, Y., Courreges, M.C., Benencia, F., 2014. Dendritic cells: in vitro culture in two- and three-dimensional collagen systems and expression of collagen receptors in tumors and atherosclerotic microenvironments. Exp Cell Res 323, 7–27.
• Tel, J., Schreibelt, G., Sittig, S.P., Mathan, T.S.M., Buschow, S.I., Cruz, L.J., Lambeck, A.J.A., Figdor, C.G., De Vries, I.J.M., 2013. Human plasmacytoid dendritic cells efficiently cross-present exogenous Ags to CD8+ T cells despite lower Ag uptake than myeloid dendritic cell subsets. Blood 121, 459–467.
