Iată cipul de laborator care ar putea prezice dacă tratamentul tău împotriva cancerului va funcționa… chiar înainte de a începe

Ce-ar fi dacă medicii ar putea testa un tratament împotriva cancerului direct pe celulele tale – fără să ți-l administreze vreodată? Exact asta face posibilă o nouă invenție revoluționară dezvoltată la Universitatea din New York: un „cip cu leucemie”, un dispozitiv minuscul capabil să simuleze atât funcționarea măduvei osoase umane, cât și un răspuns imun complet. Un instrument de mare precizie care ar putea transforma modul în care proiectăm imunoterapiile și ar putea elimina, odată pentru totdeauna, nevoia de teste pe animale.

Dispozitivul, puțin mai mare decât un card de credit, a fost creat de o echipă condusă de profesorul Weiqiang Chen, inginer biomedical la Școala de Inginerie Tandon a Universității New York. Acesta reproduce fidel cele trei zone esențiale ale măduvei osoase: vasele de sânge, cavitatea măduvei și peretele osos. Odată „însămânțat” cu celule de măduvă osoasă umană – prelevate de la pacienți reali – acest ecosistem miniatural se auto-organizează, ca un organism viu în miniatură. Celulele nu doar supraviețuiesc în acest micromediu, ci încep să producă proteinele structurale esențiale – colagen, fibronectină, laminină – recreând un cadru realist pentru interacțiunile celulare. Și atunci se produce magia: în această mini-măduvă artificială apare un răspuns imun uman real.

Modelul deschide o fereastră unică asupra comportamentului imunoterapiilor, în special al celebrei terapii cu celule CAR-T. Aceste celule imunitare sunt extrase de la pacient, modificate genetic pentru a ataca celulele canceroase și apoi reinjectate. Deși promițătoare, terapia CAR-T rămâne imprevizibilă: unii pacienți recidivează, alții dezvoltă reacții severe, iar eficiența sa este greu de anticipat. Cu acest cip, cercetătorii pot observa în timp real modul în care celulele CAR-T navighează într-un mediu uman simulat. Folosind imagistică de înaltă rezoluție, au urmărit aceste celule modificate cum se deplasează rapid prin țesutul sănătos, încetinesc în apropierea celulelor tumorale, apoi le distrug una câte una. Mai mult, au observat un fenomen neașteptat: prin atacarea celulelor canceroase, celulele CAR-T activează și alte celule imune „adormite”, declanșând un efect de martor benefic. Acest mecanism, încă puțin înțeles, ar putea fi valorificat pentru a amplifica eficiența tratamentului.

Echipa lui Chen a dus experimentul mai departe. Prin modificarea parametrilor de pe cip (tipul de celulă, dozajul, microambientul), au reușit să simuleze scenarii clinice complexe: remisie completă, recidivă sau chiar rezistență totală la tratament. Rezultatul? O platformă cu potențial de a deveni un instrument de predicție extrem de precis pentru oncologi. Versiunea 3 sau 4 a terapiei CAR-T? Ce dozaj? Va funcționa în cazul acestui pacient anume? Răspunsul ar putea încăpea, în curând, pe un cip.

Pentru a rafina și mai mult acuratețea analizelor, cercetătorii au creat un indice matematic care evaluează eficiența răspunsului imun în diverse scenarii. Această abordare integrativă – ce combină imagistica, analiza funcțională a celulelor și modelarea matematică – oferă un cadru robust și adaptabil fiecărui pacient.

Dincolo de performanță, această inovație marchează și o schimbare de paradigmă etică. Pe măsură ce FDA din SUA ia în calcul eliminarea testelor pe animale pentru aprobarea noilor medicamente, o tehnologie ca „leucemia pe cip” vine exact la timp. Modelul poate fi asamblat în câteva ore, iar testele pot începe în mai puțin de două săptămâni. Spre deosebire de modelele animale, permite observarea directă a funcționării sistemului imunitar uman, la nivel celular.

Ne putem deja imagina un viitor în care fiecare pacient cu leucemie (sau alt cancer hematologic) va beneficia de propriul „geamăn biologic” pe cip – o versiune miniaturală a sistemului său imunitar, pe care să se testeze, fără riscuri, terapia potrivită. Fără încercări. Fără erori.

Potrivit lui Weiqiang Chen, această tehnologie ar putea intra în practica medicală în următorii ani, mai ales în combinație cu platforme de inteligență artificială. Obiectivul: o medicină ultra-personalizată, bazată nu pe statistici, ci pe propria biologie.

Detaliile cercetării sunt publicate în revista Nature Biomedical Engineering.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România