Linfociti T (cellule T) e canale TL

Linfociti T e modelli cellulari 3D per l’immunoterapia

Sfruttare la potenza dei linfociti T con organoidi e sferoidi per la ricerca sulla terapia dei tumori

Che cosa sono i linfociti T?

I linfociti T, noti anche come cellule T, sono globuli bianchi del corpo umano che combattono le infezioni. Il loro ruolo principale è quello di contribuire a determinare la risposta del sistema immunitario a sostanze estranee, chiamate antigeni. Sono integrati dai linfociti B, un altro tipo di linfociti principali. In tutto il corpo, nel complesso, circolano milioni di linfociti T e B, ciascuno dotato di recettori univoci che consentono di rispondere a qualsiasi antigene.

I linfociti T si sviluppano dalle cellule staminali nel midollo osseo e si dirigono verso una piccola ghiandola del sistema linfatico chiamata timo, dove proliferano e maturano. Per questo motivo sono chiamati linfociti T (cellule derivate dal timo). Qui si trasformano in sottotipi specializzati, come helper, regolatori, citotossici e della memoria. Una volta pronti, i linfociti T vengono distribuiti ai tessuti periferici o circolano nel sangue e nel sistema linfatico per svolgere il loro lavoro quando incontrano un antigene appropriato. I linfociti T helper, ad esempio, rilasciano messaggeri chimici chiamati citochine che promuovono la trasformazione dei linfociti B in plasmacellule, che sono produttori di anticorpi. I linfociti T regolatori modulano le risposte immunitarie per prevenire l’iperattività, mentre i linfociti T citotossici attaccano e distruggono le cellule infette o tumorali.

Interfaccia 3D Custom Module Editor con mitotracker (a sinistra), linfociti T (al centro) e canale TL (a destra)

L’interfaccia 3D Custom Module Editor con mitotracker (a sinistra), linfociti T (al centro) e canale TL (a destra).

Linfociti T e organoidi in co-coltura per la ricerca sulla terapia antitumorale

L’immunoterapia, che sfrutta il sistema immunitario per mirare specificamente alle cellule tumorali, si sta affermando come ulteriore forma di trattamento antitumorale. Queste terapie includono i linfociti T CAR (Chimeric Antigen Receptor engineered T-cells [linfociti T del recettore chimerico dell’antigene ingegnerizzati), i linfociti infiltranti il tumore (Tumor Infiltrating Lymphocytes, TIL) e altri linfociti T geneticamente modificati.

Pur essendo efficace nel trattamento di vari tumori non solidi (o ematologici), ha un successo limitato nei pazienti con tumori solidi, che rappresentano la maggior parte dei tumori. Uno dei motivi dell’alto tasso di insuccesso è il microambiente tumorale (Tumor Microenvironment, TME) immunosoppressivo.

Migliorare il reclutamento e l’attività citotossica dei linfociti T è fondamentale per il successo dell’immunoterapia dei tumori. Nella ricerca scientifica preclinica, i modelli cellulari 3D offrono vantaggi rispetto alle colture monostrato 2D, in quanto imitano meglio le condizioni fisiche e chimiche del TME.

Ad esempio, gli organoidi derivati dal paziente (Patient-Derived Organoids, PDO) sono superiori alle tradizionali colture monostratificate 2D perché replicano meglio le caratteristiche fisiche e chimiche del TME. Gli studi indicano che i PDO rispondono ai farmaci in modo simile ai tumori originali, evidenziando il loro potenziale di miglioramento degli esiti terapeutici. I PDO offrono anche vantaggi quali l’eterogeneità intrinseca, la stabilità a lungo termine, l’idoneità allo screening ad alto rendimento e una migliore capacità di acquisire le caratteristiche del tumore, che li rende un sistema modello preclinico superiore.

Esempio di flusso di lavoro: Alterazioni morfologiche indotte dai linfociti T negli organoidi di CRC

La ricerca sui linfociti T è un campo multiforme e dinamico che può comprendere un’ampia gamma di studi a seconda degli obiettivi specifici dei ricercatori. L’obiettivo primario di ogni progetto di ricerca sui linfociti T spesso indirizza il disegno sperimentale, compresa la scelta dei modelli e dei flussi di lavoro.

Questo è un flusso di lavoro progettato per analizzare le alterazioni morfologiche indotte dai linfociti T negli organoidi del carcinoma del colon-retto (Colorectal Cancer, CRC):

Alterazioni morfologiche degli organoidi di CRC indotte dai linfociti T - Flusso di lavoro

Fasi 1-5: coltura di modelli organoidi. Questo flusso di lavoro inizia con la coltivazione di organoidi di carcinomi di colon-retto (CRC) derivati da pazienti ed espansi in bioreattore, anche se è possibile utilizzare una linea cellulare ampiamente utilizzata per generare modelli in alternativa ai PDO disponibili. Le cellule vengono quindi seminate in piastre. Anche se non mostrato, in questo processo può essere sfruttata l’automazione per aumentare l’autonomia operativa.

Fasi 6-7: preparazione dei linfociti T per la co-coltura. I linfociti T stimolati vengono creati combinando i linfociti T scongelati con un agente chimico e quindi marcati con un colorante fluorescente prima della co-coltura con gli organoidi. Le cellule immunitarie non stimolate fungono da controllo negativo.

Fase 8: imaging automatico in time-lapse.

L’imaging su cellule vive viene condotto ogni poche ore utilizzando la nostra soluzione avanzata ad alto contenuto: il sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress® Confocal HT.ai, il quale è dotato di una telecamera ad alta risoluzione e di un software specializzato per acquisire strutture 3D. Queste immagini vengono poi inserite nel software di analisi delle immagini IN Carta, che si avvale di un’intelligenza artificiale (IA) avanzata per trasformare le immagini in risultati facilmente interpretabili.

Analisi dei dati alimentata dall’IA: il software IN Carta, alimentato dall’IA, può migliorare drasticamente il modo in cui i ricercatori studiano l’interazione dei linfociti T con i modelli 3D. Impiega tecniche avanzate come la segmentazione basata sul deep learning e la classificazione basata sull’apprendimento automatico per analizzare le immagini e categorizzare i dati, aiutando i ricercatori a creare valutazioni accurate ed efficienti del comportamento dei linfociti T.

IN Carta durante la segmentazione deep learning per generare facilmente maschere per gli organoidi

In questo esempio, i ricercatori utilizzano IN Carta durante la segmentazione deep learning per generare facilmente maschere per gli organoidi e la fase di classificazione con apprendimento automatico, per classificare gli organoidi in organoidi intatti (rosa) e organoidi modificati (verde), che mostra un aumento del numero di organoidi modificati nel tempo.

Applicazioni dei linfociti T e saggi per lo screening ad alto contenuto

Metodi all’avanguardia di imaging e di analisi dei dati in 3D sono fondamentali per la ricerca sui linfociti T e sugli organoidi in co-cultura per l’immunoterapia. Questi flussi di lavoro possono trarre grandi vantaggi dall’imaging ad alto contenuto, dall’automazione e dal software di analisi dei dati alimentato dall’intelligenza artificiale. Maggiori informazioni sui nostri metodi per i saggi dei linfociti T sono disponibili nelle risorse sottostanti.

Risorse sui linfociti T