Gotowa do użycia terapia CAR-T: celowa czy prawdziwa przyszłość?

Od czasu zatwierdzenia terapii CAR-T w 2017 r. Przełom w rozwoju przedklinicznym i klinicznym tej przełomowej terapii przyniósł gwałtowny wzrost. Na dorocznym spotkaniu ASH w zeszłym roku terapia CAR-T opracowana przez Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma i wiele chińskich firm biomedycznych pokazała niesamowite dane. W tym roku jest bardziej prawdopodobne, że FDA zatwierdzi więcej niż dwie terapie CAR-T, a liczba zatwierdzonych terapii podwoi się.

Chociaż jednak zatwierdzona terapia CAR-T wykazała doskonałą i długotrwałą skuteczność w leczeniu raka krwi, jej promocja napotyka wiele wyzwań. Obecnie zatwierdzona terapia CAR-T jest autologiczną terapią CAR-T, co oznacza, że lekarze muszą uzyskać od pacjentów komórki T i wyrazić chimeryczny receptor antygenowy przeciwko antygenom nowotworowym na powierzchni komórek T za pomocą inżynierii genetycznej in vitro. (CAR), a następnie namnożone komórki są zwracane pacjentowi. Ten żmudny proces produkcyjny może potrwać do 3 tygodni i jest kosztowny. Niektórzy pacjenci nie są w stanie zapewnić wystarczającej liczby limfocytów T z powodu ich zdrowia, leczenia wstępnego i innych powodów, które uniemożliwiają im skorzystanie z tej przełomowej technologii.

Pozyskiwanie komórek od zdrowych dawców w celu wytworzenia allogenicznych komórek CAR-T może potencjalnie rozwiązać te wyzwania, przed którymi stają autologiczne komórki CAR-T. Na początku nowego roku przegląd opublikowany w Nature Reviews Drug Discovery zapewnił dogłębną inwentaryzację stanu rozwoju „gotowej do użycia” allogenicznej terapii CAR-T.

Zalety i wyzwania allogenicznych komórek CAR-T

Proces wytwarzania allogenicznych komórek CAR-T rozpoczyna się od komórek T lub innych typów komórek uzyskanych od zdrowych dawców. Po genetycznym zmodyfikowaniu tych komórek do ekspresji CAR, która może atakować komórki rakowe na powierzchni komórki, są one dalej przetwarzane. Edycja genów zmniejsza ryzyko zaatakowania allogenicznych komórek CAR-T przez gospodarza oraz możliwość odrzucenia przez allogeniczne komórki CAR-T. Komórki te są następnie hodowane, namnażane, oczyszczane i dzielone na porcje do produktów, które można wykorzystać w dowolnym momencie i przechowywać zamrożone.

Zalety tej terapii CAR-T to:

Duża liczba komórek CAR-T może być generowana z komórek pochodzących od jednego zdrowego dawcy, spełniając potrzeby dużej liczby pacjentów. Na przykład Allogen, który jest zaangażowany w rozwój allogenicznych komórek CAR-T, mówi, że komórki uzyskane od zdrowego dawcy mogłyby być stosowane jako terapia CAR-T dla 100 pacjentów z rakiem.

Komórki te zostały wygenerowane i zamrożone w magazynie, a pacjenci wymagający leczenia potrzebują tylko rozmrozić terapię podstawową, aby otrzymać natychmiastowe leczenie, co eliminuje opóźnienia w procesie produkcji autologicznej terapii CAR-T.

Ponadto pacjenci z chorobą nowotworową zwykle nie mogą otrzymywać wielu terapii CAR-T z powodu ograniczenia liczby własnych komórek T. Allogeniczna terapia CAR-T może łatwiej leczyć pacjentów wielokrotnie i zmieniać antygen, na który ukierunkowana jest terapia CAR-T, aby przezwyciężyć oporność na terapię CAR-T.

Jednak rozwój allogenicznej terapii CAR-T musi również zmierzyć się z dwoma wyjątkowymi wyzwaniami: po pierwsze, komórki allogeniczne wprowadzone do pacjenta mogą zaatakować gospodarza, prowadząc do zagrażającej życiu choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi (GVHD); a komórki alogeniczne mogą być szybko rozpoznawane i eliminowane przez komórki odpornościowe gospodarza, ograniczając ich aktywność przeciwnowotworową.

Strategie leczenia choroby przeszczep przeciw gospodarzowi

Powodem, dla którego allogeniczne komórki CAR-T atakują tkanki gospodarza, jest to, że receptory komórek T (TCR) wyrażane na powierzchni tych komórek T mogą rozpoznawać alloantygeny w tkankach gospodarza, wywołując w ten sposób atak komórek T na tkanki gospodarza. Obecnie strategie przezwyciężania choroby przeszczep przeciwko gospodarzowi są podzielone głównie na dwie kategorie: jedna wykorzystuje metody edycji genów w celu wyeliminowania naturalnej ekspresji TCR na komórkach T, a druga wykorzystuje inne typy komórek, które nie powodują GVHD.

Metoda edycji genów eliminuje naturalną ekspresję TCR

TCR naturalnie wyrażany na powierzchni powszechnie używanych komórek T typu αβ jest kluczem do pośredniczenia w ataku tych komórek T na gospodarza. Naukowcy opracowali kilka metod zapobiegania ekspresji TCR na powierzchni tych komórek. Jedną z najszybciej rozwijających się metod jest zastosowanie technologii edycji genów. Kompleks białkowy TCR na powierzchni komórek T typu αβ składa się z łańcucha α i łańcucha β, a tylko jeden gen koduje regiony stałe łańcucha α. Dlatego zakłócenie genów kodujących region stały łańcucha alfa receptora komórek T (TRAC) jest bezpośrednim i skutecznym sposobem zapobiegania ekspresji TCR typu alfa. Alogeniczne terapie CAR-T wygenerowane przy użyciu tej strategii weszły w badania kliniczne.

Zaletą tej strategii jest to, że komórki CAR-T mogą być wytwarzane przy użyciu dużej liczby komórek T typu αβ u zdrowych dawców jako surowców. Istnieje wiele technik edycji genów, które można zastosować do specyficznego zakłócania genów kodujących TRAC, w tym nukleazy palca cynkowego (ZFN), nukleazy efektorowej podobnej do aktywatora transkrypcji (TALEN), MegaTAL i systemu edycji genów CRISPR. W najnowszych badaniach naukowcy wykorzystali homologiczny mechanizm rekombinacji komórki, aby skierować transgen z ekspresją CAR do miejsca genu TRAC. Ta strategia ma efekt „dwóch ptaków z jednym kamieniem”. Niszcząc naturalną ekspresję TCR komórek T, transgen CAR ulega ekspresji w miejscu genu TRAC i akceptuje regulację naturalnego promotora genu TCR. Eksperymenty na zwierzętach wykazały, że ukierunkowana na CD19 terapia CAR-T generowana przez tę strategię ma lepszą aktywność przeciwnowotworową niż terapia CAR-T generowana przez losowe wstawienie transgenów CAR.

Jednym z ukrytych niebezpieczeństw związanych ze stosowaniem strategii edycji genów jest potencjalne ryzyko efektów poza celami technologii edycji genów. Ponieważ jednak komórki alogeniczne są ostatecznie eliminowane przez gospodarza, wpływ tego potencjalnego ryzyka może być stosunkowo niewielki.

Zastosowanie typów komórek zmniejszających ryzyko GVHD

Inną strategią zmniejszania ryzyka allogenicznych komórek CAR-T atakujących gospodarza jest stosowanie typów komórek, które nie wytwarzają GVHD lub mają mniejsze ryzyko wytwarzania GVHD. Obejmują one komórki naturalnych zabójców (komórki NK), komórki T γδ, komórki T NK (komórki T wyrażające markery powierzchniowe komórki NK) oraz komórki T pamięci swoiste dla wirusa.

Strategie poprawy allogenicznej trwałości komórek CAR-T

Chociaż wyżej wymienione liczne metody mogą zmniejszyć ryzyko wprowadzenia allogenicznego CAR-T u pacjenta w celu zaatakowania gospodarza, allogeniczna terapia CAR-T musi również rozwiązać inne poważne wyzwanie, to znaczy układ odpornościowy pacjenta rozpozna te komórki jako komórki „obce”, powodujące odrzucenie immunologiczne przeciwko nim. To odrzucenie odporności ostatecznie zniszczy allogeniczne komórki CAR-T wprowadzone do pacjenta. Odpowiedź immunologiczna, w której pośredniczą własne komórki T pacjenta, może zacząć działać natychmiast po wprowadzeniu terapii alkohole T, zmniejszając skuteczność terapii alkohole T. Dlatego też, jak poprawić trwałość allogenicznej terapii CAR-T, jest pilnym problemem w tej dziedzinie. Obecne badania mające na celu rozwiązanie tego problemu są następujące:

Bardziej skuteczny klirens limfocytów

Istniejące badania wykazały, że aby umożliwić namnażanie importowanych komórek CAR-T u pacjentów, konieczne jest zastosowanie chemioterapii i innych środków w celu usunięcia istniejących limfocytów u pacjentów przed zaimportowaniem komórek, aby zapewnić importowany CAR -T komórki z przestrzenią proliferacyjną. W przypadku allogenicznych komórek CAR-T etap usuwania limfocytów może być ważniejszy, ponieważ pozostałe komórki T gospodarza natychmiast zaatakują „obce” komórki T-CAR.

Jedną z obecnych metod badawczych jest uczynienie allogenicznych komórek CAR-T odpornymi na leki, które usuwają komórki T poprzez edycję genów, a na komórki te nie będą miały wpływu leki, które usuwają komórki T. Na przykład UCART19 firmy Allogene wykorzystuje edycję genów, aby wyeliminować geny wyrażające białko CD52 w komórkach. To sprawia, że komórki te są odporne na alemtuzumab, przeciwciało monoklonalne, które zabija komórki T przez wiązanie z CD52. Połączenie alemtuzumabu z chemioterapią może skuteczniej usuwać dojrzałe komórki T gospodarza i utrzymywać dojrzałe komórki T gospodarza na niskim poziomie. Jednocześnie allogeniczna terapia CAR-T może nadal działać.

Edycja genów może również uczynić allogeniczne komórki CAR-T odpornymi na chemoterapeutyki, które oczyszczają komórki T, umożliwiając im prawidłowe działanie w środowisku, które hamuje wzrost komórek T. Jednak wadą tej strategii jest to, że poziom endogennych komórek T u pacjentów jest tłumiony do bardzo niskiego poziomu, co powoduje znacznie zwiększone ryzyko ich zakażenia.

Zmniejsz immunogenność allogenicznych komórek CAR-T

Doświadczenie z przeszczepem narządów i przeszczepem krwiotwórczych komórek macierzystych wykazało, że jeśli fenotyp głównego ludzkiego antygenu leukocytowego (HLA) dawcy jest podobny do fenotypu HLA gospodarza, może znacznie zmniejszyć immunologiczne odrzucenie przeszczepu. W oparciu o to doświadczenie teoretycznie możliwe jest skonstruowanie banku komórek dawcy poprzez odkrycie dawcy o specyficznym fenotypie HLA, z którego można dobrać dopasowane do dawcy komórki dawcy w celu wygenerowania allogenicznych komórek CAR-T.

Ponieważ białko HLA klasy 1 jest kluczową cząsteczką, która pośredniczy w czynnikach odrzucania odporności. Inną strategią jest zastosowanie inżynierii genetycznej w celu wyeliminowania białka HLA typu 1 ulegającego ekspresji na powierzchni allogenicznych komórek CAR-T. Ekspresja HLA na powierzchni komórki wymaga podjednostki o nazwie β2-mikroglobulina. Nokaut genowy β2-mikroglobuliny może zapobiegać ekspresji białka HLA na powierzchni komórki, zmniejszając w ten sposób immunogenność tych komórek.

Wybierz najlepszy podzbiór komórek T.

Populacja komórek T zawiera wiele subpopulacji komórek T o różnych funkcjach i fenotypach. Różne subpopulacje komórek T mają również bardzo różną zdolność do atakowania komórek rakowych i trwałość u pacjentów. Na przykład badania przedkliniczne wykazały, że komórki CAR-T wytwarzane przez CD8-dodatnie i CD4-dodatnie naiwne komórki T (TN) i komórki T pamięci centralnej (TCM) są bardziej skuteczne w zabijaniu komórek rakowych Silnych.

Badania kliniczne z zastosowaniem autologicznej terapii CAR-T w przewlekłej białaczce limfocytowej wykazały, że jakość TCM i komórek T pamięci przypominających macierzyste komórki (TSCM) o zdolności do samoreplikacji oraz poziomy ekspresji (w tym PD-1, TIM3, LAG3 itp.) ) są ważnymi wskaźnikami aktywności i trwałości terapii CAR-T.

Dlatego poprzez ulepszenie badań przesiewowych i technik hodowli komórkowej można wzbogacić określone subpopulacje komórek T, aby poprawić trwałość terapii. Pod tym względem komórki T uzyskane od zdrowych dawców mogą mieć potencjalne zalety, ponieważ nie były leczone wcześniejszymi terapiami, które mogą wpływać na populację komórek T, a zatem mogą zapewniać komórki T, które są bogate w TN, TCM i TSCM.

Postęp kliniczny allogenicznej terapii CAR-T

Obecnie szereg badanych allogenicznych terapii CAR-T weszło w badania kliniczne w leczeniu nowotworów krwi i guzów litych, takich jak pacjenci z ostrą białaczką limfoblastyczną i ostrą białaczką szpikową (ALL) (patrz tabela poniżej).

Na dorocznym spotkaniu ASH w 2018 r. Wstępne wyniki kliniczne UCART19 opracowane przez Allogene wykazały, że podczas leczenia pacjentów z nawrotową i oporną na leczenie ALL UCART19 uzyskał całkowitą odpowiedź 82% / całkowitą odpowiedź na niepełny odzysk hematologiczny (CR / CRi). Ze względu na ograniczony czas trwania UCART19 u pacjentów, pacjenci pediatryczni otrzymujący UCART19 następnie otrzymali przeszczep komórek krwiotwórczych.

Przyszłość CAR-T i terapii komórkowej

Jeśli chodzi o „gotową do użycia” terapię CAR-T, przemysł ma również dwa różne poglądy. Wiele osób uważa, że może rozwiązać problemy związane z trudną terapią CAR-T i długim cyklem produkcyjnym, a także dać nową nadzieję większej liczbie pacjentów na całym świecie. Jednak niektórzy eksperci uważają, że „gotowa do użycia” terapia CAR-T jest tylko tymczasowa. "Celowość". W końcowej analizie mamy nasze spostrzeżenia na temat „autologicznej” terapii CAR-T.

Dr Rick Klausner, założyciel i dyrektor generalny Lyell Immunopharma, patrzy w przyszłość terapii komórkowej. Były szef Narodowego Centrum Onkologii (NCI) zwrócił uwagę, że jedną z motywacji rozwoju „gotowych do użycia” terapii CAR-T są wąskie gardła w tworzeniu „autologicznych” terapii CAR-T. Musimy jednak zdać sobie sprawę, że obecna technologia wytwarzania terapii CAR-T jest daleka od zaawansowanej. 5–10 lat później rozwój i produkcja terapii komórkowych będzie musiała bardzo różnić się od dzisiejszych.

Dr Klausner wspomniał, że powodem, dla którego obecna produkcja terapii komórkowej jest czasochłonna i pracochłonna, jest to, że nie wiemy, które z tych komórek są naprawdę terapeutyczne. Dlatego możemy tylko stale powiększać komórki T i mieć nadzieję, że wśród komórek astronomicznych liczba komórek o działaniu leczniczym może osiągnąć normę. W przyszłości, jeśli uda nam się wyizolować te podzbiory komórek, które mają działanie lecznicze, możemy znacznie zmniejszyć liczbę komórek potrzebnych do leczenia raka. Może to znacznie zmniejszyć liczbę komórek potrzebnych do hodowli i skrócić czas produkcji terapii komórkowej z tygodni do dni.

To brzmi jak niebo i ziemia, ale reprezentuje drogę naprzód. W czasach, gdy kalkulator zajmuje cały dom, niewiele osób może spodziewać się pojawienia się smartfonów. Między nimi jest tylko kilka dekad.

Dr n. Med. Anderson Cancer Center, dyrektor medycyny raka, dr Patrick Hwu, wskazał na różne perspektywy zastosowania. W przypadku niektórych bardziej wrażliwych nowotworów „gotowa do użycia” terapia CAR-T może dobrze działać w krótkim okresie, więc nie musisz się zbytnio przejmować odrzuceniem jej przez układ odpornościowy. W przypadku guzów litych mamy nadzieję, że komórki T pozostaną w pobliżu guza tak długo, jak to możliwe, a „autologiczna” terapia CAR-T będzie miała więcej miejsca do zabawy.

Musimy wiedzieć, że gorąca rozmowa na temat „gotowej do użycia” i „autologicznej” terapii CAR-T to tylko wierzchołek góry lodowej terapii komórkowej. Tak, od czasu zatwierdzenia dziedzina terapii CAR-T przyciągnęła wiele uwagi. Ale dwóch ekspertów wskazało, że terapia komórkowa nie jest jedyną terapią CAR-T. Terapia komórkowa inna niż terapia komórkami T jest również przyszłym kierunkiem rozwoju. Oczekuje się, że terapia genowa i komórkowa przyniesie nowe przełomy pacjentom na całym świecie pod wpływem biotechnologii.