Senzori cuantici pentru monitorizarea interacțiunilor dintre celulele imune și tumori: un nou proiect cu potențial de transformare a imunoterapiei oncologice

Un proiect de cercetare realizat la Heriot-Watt University, finanțat de UK Research and Innovation și anunțat public la 15 decembrie 2025, propune utilizarea tehnologiilor de sensing cuantic pentru a analiza în timp real modul în care celulele imune interacționează cu țesutul tumoral. Cercetarea arată că înțelegerea detaliată a modificărilor metabolice ale celulelor imune ar putea explica de ce imunoterapia funcționează doar la o parte dintre pacienți și ar putea deschide calea către terapii oncologice personalizate și metode de diagnostic mai precoce.

Context

Imunoterapia a schimbat fundamental tratamentul anumitor tipuri de cancer, în special al cancerelor hematologice. Celulele imune modificate în laborator, precum celulele T cu receptori antigenici chimerici, au demonstrat rate remarcabile de succes în leucemii și limfoame. Cu toate acestea, eficiența acestora scade dramatic în tumorile solide, precum cancerul mamar, pulmonar sau colorectal, unde mai puțin de jumătate dintre pacienți obțin un răspuns terapeutic semnificativ.

Un factor major implicat în acest eșec este microambientul tumoral, care consumă resursele metabolice disponibile și produce metaboliți ce perturbă funcționarea normală a celulelor imune. În acest context, cercetările recente sugerează că modificările metabolismului celular și dezechilibrele redox joacă un rol central în pierderea capacității citotoxice a celulelor imune. Totuși, lipsa unor instrumente capabile să măsoare aceste procese direct, rapid și la nivel intracelular a limitat până acum progresul în acest domeniu.

Despre studiul actual

Proiectul coordonat de Dr. Aldona Mzyk, cercetător care se va alătura Institutului de Photonics and Quantum Sciences din cadrul Heriot-Watt University, a primit o Future Leaders Fellowship în valoare de 2 milioane de lire sterline, cu o durată de patru ani. Inițiativa își propune să abordeze direct problema eșecului celulelor imune în mediul tumoral prin utilizarea senzorilor cuantici.

Acești senzori exploatează proprietățile fundamentale ale fizicii cuantice pentru a detecta variații extrem de mici ale câmpurilor magnetice generate de radicalii liberi, molecule extrem de reactive implicate în metabolismul celular și în dezvoltarea bolilor. Dimensiunea efectivă a senzorilor este comparabilă cu cea a unui singur electron, permițând măsurători la scări de lungime de mii de ori mai mici decât grosimea unui fir de păr uman.

Metodologia proiectului include:

• utilizarea senzorilor cuantici pentru detectarea semnalelor magnetice generate de radicalii liberi din interiorul celulelor vii;

• combinarea sensingului cuantic cu spectroscopia optică și microfluidica;

• dezvoltarea unei platforme integrate capabile să analizeze mii de celule în câteva secunde, oferind o imagine dinamică a metabolismului celular în timpul interacțiunii dintre celulele imune și tumori.

Dr. Mzyk pornește de la ipoteza că eșecul funcțional al celulelor imune este direct legat de modificările metabolice induse de contactul cu celulele canceroase și că monitorizarea producției de radicali liberi poate oferi un indicator timpuriu și precis al acestor disfuncții.

Rezultate și implicații anticipate

Deși proiectul se află într-o fază de dezvoltare, obiectivele sale sunt clar definite și cu impact major asupra oncologiei moderne. Prin aplicarea sensingului cuantic, cercetarea urmărește:

• identificarea mecanismelor metabolice care duc la pierderea eficienței celulelor imune în tumorile solide;

• explicarea diferențelor interindividuale în răspunsul la imunoterapie, oferind o bază științifică pentru tratamente adaptate fiecărui pacient;

• dezvoltarea unor instrumente pentru evaluarea rapidă a eficienței medicamentelor anticanceroase, direct la nivel celular;

• crearea premiselor pentru diagnostic precoce, prin detectarea modificărilor moleculare înainte de apariția manifestărilor clinice.

Profesorul Cristian Bonato, investigator principal al facilității de Nanoscale Quantum Sensing de la Heriot-Watt University, subliniază că sensibilitatea acestor tehnologii, până la nivelul unei singure molecule, poate schimba fundamental diagnosticul medical, permițând intervenții mai timpurii și rezultate terapeutice mai bune.

Proiectul se aliniază cu National Quantum Technology Programme al Regatului Unit și cu obiectivul strategic de integrare a senzorilor cuantici ultrasensibili în sistemul public de sănătate. Implicarea Heriot-Watt University în patru dintre cele cinci hub-uri naționale de cercetare cuantică consolidează poziția instituției ca actor-cheie în dezvoltarea aplicațiilor biomedicale ale tehnologiilor cuantice.

În ansamblu, această inițiativă deschide o direcție nouă în cercetarea oncologică, în care fizica cuantică devine un instrument esențial pentru înțelegerea profundă a biologiei cancerului și pentru optimizarea terapiilor imune.