Pripravljena uporaba CAR-T terapije: primerna ali resnična prihodnost?

Odkar je bilo v letu 2017 prvič odobreno zdravljenje s CAR-T, je v prekliničnem in kliničnem razvoju te prebojne terapije prišlo do eksplozivne rasti. Na lanskem letnem srečanju ASH so terapije CAR-T, ki so jih razvili Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma in številna kitajska podjetja za biomedicino, pokazali neverjetne podatke. Letos je večja verjetnost, da bo FDA odobrila več kot dve CAR-T terapiji, število odobrenih terapij pa se bo podvojilo.

Kljub temu da je odobrena terapija CAR-T pokazala izvrstno in dolgotrajno učinkovitost pri zdravljenju raka krvi, se njeno napredovanje spopada s številnimi izzivi. Trenutno odobrena terapija CAR-T je avtologna CAR-T terapija, kar pomeni, da morajo zdravniki od bolnikov pridobiti T-celice in z genskim inženiringom in vitro izraziti himerni antigenski receptor proti rakovnim antigenom na površini T-celic. (CAR), nato pa se razmnožene celice vrnejo bolniku. Ta mučen proizvodni postopek lahko traja do 3 tedne in je drag. Nekateri bolniki zaradi zdravja, predhodnega zdravljenja in drugih razlogov ne morejo zagotoviti dovolj T celic, zaradi česar ne morejo izkoristiti te prebojne tehnologije.

Pridobivanje celic zdravih darovalcev za izdelavo alogenskih celic CAR-T lahko reši te izzive, s katerimi se soočajo avtologne celice CAR-T. V začetku novega leta je pregled, objavljen v reviji Nature Reviews Drug Discovery, predstavil poglobljen seznam razvojnega stanja "pripravljene za uporabo" alogenske terapije CAR-T.

Prednosti in izzivi alogenih celic CAR-T

Proces proizvodnje alogenskih celic CAR-T se začne s T celicami ali drugimi vrstami celic, pridobljenimi od zdravih darovalcev. Ko so te celice genetsko zasnovane za izražanje CAR, ki lahko ciljajo na rakave celice na celični površini, se opravijo z nadaljnjo predelavo. Urejanje genov zmanjša tveganje, da alogene celice CAR-T napadejo gostitelja in možnost, da gostiteljske celice zavrnejo alogene celice CAR-T. Te celice se nato gojijo, razmnožujejo, očistijo in alikvotirajo v izdelke, ki jih lahko kadar koli uporabimo in shranimo zamrznjene.

Prednosti te CAR-T terapije so:

Iz celic, zagotovljenih od enega zdravega darovalca, se lahko ustvari veliko število CAR-T celic, ki zadovoljijo potrebe velikega števila bolnikov. Na primer, Allogene, ki je zavezan razvoju alogenskih celic CAR-T, pravi, da bi lahko celice, pridobljene od zdravega darovalca, uporabili kot terapijo CAR-T za 100 bolnikov z rakom.

Te celice so nastale in zamrznjene na zalogi, bolniki, ki jih je treba zdraviti, pa morajo samo odtajiti osnovno terapijo za takojšnje zdravljenje, kar odpravi zamude v proizvodnem procesu avtologne CAR-T terapije.

Poleg tega bolniki z rakom običajno ne morejo prejeti več terapij CAR-T zaradi omejitve števila lastnih T-celic. Alogenska CAR-T terapija lahko bolnike lažje večkrat zdravi in spremeni antigen, ki ga cilja terapija CAR-T, da premaga odpornost proti terapiji CAR-T.

Vendar se mora razvoj alogenske terapije z CAR-T soočiti tudi z dvema edinstvenima izzivama: prvič, alogenične celice, ki se vnesejo v pacienta, lahko napadejo gostitelja, kar vodi v smrtno nevarno bolezen cepiva proti gostitelju (GVHD); in alogene celice lahko imunske celice gostitelja hitro prepoznajo in izločijo, kar omeji njihovo protitumorsko delovanje.

Strategije za obravnavo bolezni presadka in gostitelja

Razlog, da alogenske CAR-T celice napadajo gostiteljska tkiva, je, ker T-celični receptorji (TCR), izraženi na površini teh T-celic, lahko prepoznajo aloantigene na gostiteljskih tkivih in tako sprožijo T-celične napade na gostiteljska tkiva. Trenutno so strategije za premagovanje bolezni cepiva proti gostitelju večinoma razdeljene na dve kategoriji: ena uporablja metode urejanja genov za odpravo naravnega izražanja TCR na T celicah, druga pa druge vrste celic, ki ne povzročajo GVHD.

Metoda urejanja genov odpravi naravni TCR izraz TCR

TCR, seveda izražen na površini pogosto uporabljenih celic tipa αβ, je ključ za posredovanje napada teh T celic na gostitelja. Raziskovalci so razvili več metod za preprečevanje izražanja TCR na površini teh celic. Ena najhitreje rastočih metod je uporaba tehnologije za urejanje genov. Proteinski kompleks TCR na površini T celic αβ tipa je sestavljen iz α verige in β verige, in samo en gen kodira konstantna območja α verige. Zato je motenje genov, ki kodirajo konstantno regijo alfa verige receptorjev T-celičnih receptorjev (TRAC), neposreden in učinkovit način za preprečevanje izražanja TCR alfa β tipa. Alogenske CAR-T terapije, ustvarjene s to strategijo, so vstopile v klinična preskušanja.

Prednost te strategije je, da lahko celice CAR-T izdelamo z uporabo velikega števila T celic αβ pri zdravih darovalcih kot surovine. Obstajajo različne tehnike urejanja genov, ki jih lahko uporabimo za posebno motenje genov, ki kodirajo TRAC, vključno z nukleazo cinkovega prsta (ZFN), efektivno nukleazo aktivatorjem transkripcije (TALEN), MegaTAL in sistemom urejanja genov CRISPR. V zadnji raziskavi so raziskovalci uporabili celični homologni rekombinacijski mehanizem za usmerjanje transgena, ki se ekspresira CAR, na gensko mesto TRAC. Ta strategija ima učinek "dveh ptic z enim kamnom". Medtem ko uničuje naravno ekspresijo T celic TCR, se transgen CAR izrazi na mestu gena TRAC in sprejme regulacijo naravnega promotorja gena TCR. Poskusi na živalih so pokazali, da ima C19-ciljno usmerjena terapija CAR-T, ustvarjena s to strategijo, boljše delovanje proti raku kot zdravljenje s CAR-T, ki se generira z naključnim vstavljanjem CAR-transgenov.

Ena skrita nevarnost uporabe strategij urejanja genov je potencialno tveganje zunaj ciljnih učinkov tehnologije urejanja genov. Ker pa alogene celice gostitelj na koncu izloči, je vpliv tega potencialnega tveganja lahko razmeroma nizek.

Uporaba vrst celic, ki zmanjšujejo tveganje za GVHD

Druga strategija za zmanjšanje tveganja za alogene celice CAR-T, ki napadajo gostitelja, je uporaba vrst celic, ki ne proizvajajo GVHD ali imajo manjše tveganje za nastanek GVHD. Vključujejo naravne celice ubijalke (NK celice), γδ T celice, NK T celice (T celice, ki izražajo površinske markerje NK celic), in virusno specifične spominske T celice.

Strategije za izboljšanje alogenske obstojnosti CAR-T celic

Čeprav zgoraj omenjene številne metode lahko zmanjšajo tveganje, da se alogenski CAR-T vnese pri bolniku za napad na gostitelja, mora alogensko zdravljenje z CAR-T rešiti še en večji izziv, to je, da bo bolnikov imunski sistem te celice prepoznal kot "tuje" celice, ki povzročajo imunsko zavračanje proti njim. Ta imunska zavrnitev bo sčasoma uničila alogene celice CAR-T, ki jih vnesemo v pacienta. Imunski odziv, ki ga posredujejo pacientove T-celice, lahko začne delovati takoj, ko uvedemo zdravljenje z alokar-T, kar zmanjša učinkovitost terapije alokar-T. Zato je izboljšanje trajnosti alogenske terapije CAR-T nujno vprašanje na tem področju. Trenutno raziskovanje te težave poteka v naslednjih smereh:

Učinkovitejši očistek limfocitov

Obstoječe raziskave so pokazale, da je za omogočanje razmnoževanja uvoženih celic CAR-T pri bolnikih potrebno uporabiti kemoterapijo in druga sredstva za čiščenje obstoječih limfocitov pri bolnikih pred uvozom celic, da bi zagotovili uvoženo CAR -T celice s proliferativnim prostorom. Za alogene celice CAR-T je morda pomembnejši korak odstranitve limfocitov, ker bodo preostale gostiteljske T celice takoj napadle "tuje" celice CAR-T.

Ena od trenutnih raziskovalnih metod je narediti alogene celice CAR-T odporne na zdravila, ki očistijo T celice z urejanjem genov, na te celice pa ne bodo vplivale zdravila, ki očistijo T celice. Na primer, Alogenov UCART19 uporablja urejanje genov za izločanje genov, ki v celicah izražajo protein CD52. Zaradi tega so te celice odporne na alemtuzumab, monoklonsko protitelo, ki ubija T celice z vezavo na CD52. Združitev alemtuzumaba s kemoterapijo lahko učinkoviteje očisti gostiteljeve zrele T celice in ohranja gostiteljeve zrele T celice na nizki ravni. Hkrati lahko alogenska CAR-T terapija še vedno deluje.

Urejanje genov lahko naredi tudi alogene celice CAR-T odporne na kemoterapevtike, ki očistijo T-celice, kar jim omogoča pravilno delovanje v okolju, ki zavira rast T-celic. Vendar je pomanjkljivost te strategije ta, da je raven endogenih T celic pri bolnikih potisnjena na zelo nizko raven, kar povzroči znatno večje tveganje za njihovo okužbo.

Zmanjšajte imunogenost alogenih celic CAR-T

Izkušnje s presaditvijo organov in presaditvijo hematopoetskih matičnih celic so pokazale, da če je glavni darovalec fenotipa levkocitnega antigena (HLA) darovalca podoben fenotipu gostitelja HLA, lahko znatno zmanjša imunsko zavrnitev presadka. Na podlagi te izkušnje je teoretično mogoče zgraditi banko celic darovalcev z odkritjem dajalca s specifičnim fenotipom HLA, iz katerega lahko izberemo darovalske celice, ki se ujemajo z darovalcem, da ustvarijo alogene celice CAR-T.

Ker je HLA protein 1 razreda ključna molekula, ki posreduje dejavnike imunskega zavračanja. Druga strategija je uporaba genskega inženiringa za odpravo beljakovin HLA tipa 1, izraženih na površini alogenskih celic CAR-T. Za izražanje HLA na celični površini je potrebna podenota, imenovana β2-mikroglobulin. Genski izpad β2-mikroglobulina lahko prepreči izražanje proteina HLA na površini celice in s tem zmanjša imunogenost teh celic.

Izberite najboljšo podskupino T

Populacija T celic vsebuje več subpopulacij T celic z različnimi funkcijami in fenotipi. Različne T-celične subpopulacije se zelo razlikujejo tudi po njihovi sposobnosti napada na rakave celice in obstojnosti pri bolnikih. Predklinične študije so na primer pokazale, da so celice CAR-T, ki jih proizvajajo CD8-pozitivne in CD4-pozitivne naivne T-celice (TN) in centralne spominske T-celice (TCM), učinkovitejše pri ubijanju močnih rakavih celic.

Klinične študije z uporabo avtologne CAR-T terapije za kronično limfocitno levkemijo so pokazale, da so kakovost TCM in matičnih podobnih spominskih T celic (TSCM) s samo-ponovljivo sposobnostjo in stopnjo izražanja (vključno z PD-1, TIM3, LAG3 itd. ) sta pomembna kazalca aktivnosti in vztrajnosti terapije s CAR-T.

Zato lahko z izboljšanjem presejalnih tehnik in tehnik celične kulture obogatimo specifične T-celične subpopulacije za izboljšanje trajnosti terapije. V zvezi s tem lahko T celice, pridobljene od zdravih darovalcev, prinesejo potencialne prednosti, ker niso bile zdravljene s predhodnimi terapijami, ki lahko vplivajo na populacijo T celic, in zato lahko zagotovijo T celice, ki so bogate s TN, TCM in TSCM.

Klinični napredek alogenske terapije CAR-T

Trenutno je več alogenskih CAR-T terapij v preiskavi vstopilo v klinična preskušanja za zdravljenje raka krvi in solidnih tumorjev, kot so bolniki z akutno limfoblastično levkemijo in akutno mieloidno levkemijo (ALL) (glejte spodnjo tabelo).

Na letnem srečanju ASH leta 2018 so predhodni klinični rezultati UCART19, ki jih je razvil Allogene, pokazali, da je UCART19 pri zdravljenju bolnikov z recidivi in refrakterno VSEH dosegel popoln odziv 82% / popoln odziv na nepopolno hematološko okrevanje (CR / CRi). Zaradi omejenega trajanja UCART19 pri bolnikih so pediatrični bolniki, ki so prejemali UCART19, pozneje prejeli presaditev hematopoetskih matičnih celic.

Prihodnost CAR-T in celične terapije

Kar zadeva "pripravljeno za uporabo" terapijo CAR-T, ima industrija tudi dva različna stališča. Mnogi ljudje verjamejo, da lahko reši bolečinske točke težke CAR-T terapije in dolgega proizvodnega cikla ter prinese novo upanje za več pacientov po vsem svetu. Toda nekateri strokovnjaki menijo, da je "pripravljena za uporabo" terapija CAR-T le začasna. "Strokovnost". V končni analizi so naša spoznanja o "avtologni" terapiji CAR-T.

Dr. Rick Klausner, ustanovitelj in izvršni direktor Lyell Immunopharma, gleda v prihodnost celične terapije. Nekdanji vodja nacionalnega centra za rak (NCI) je poudaril, da je ena od motivacij za razvoj "pripravljenih za uporabo" terapij CAR-T v ozkih grlih pri ustvarjanju "avtolognih" terapij CAR-T. Vendar se moramo zavedati, da trenutna tehnologija izdelave CAR-T terapije še zdaleč ni zrela. 5–10 let kasneje se bo razvoj in proizvodnja celičnih terapij zelo razlikovala od današnjih.

Dr. Klausner je omenil, da je razlog, da je proizvodnja tekočih celic dolgotrajna in naporna, ta, da ne vemo, katere od teh celic so resnično terapevtske. Zato lahko T celice samo nenehno širimo in upamo, da lahko med astronomskimi celicami število celic s kurativnim učinkom doseže standard. Če lahko v prihodnosti izoliramo tiste podvrsti celic, ki imajo zdravilne učinke, lahko znatno zmanjšamo število celic, potrebnih za zdravljenje raka. To lahko močno zmanjša število celic, ki jih potrebujemo za gojenje, in skrajša čas proizvodnje celičnih terapij iz tednov v dni.

To zveni kot nebo in zemlja, vendar predstavlja pot naprej. Veste, v obdobju, ko kalkulator zavzame celo hišo, ne more veliko ljudi pričakovati pojava pametnih telefonov. Med njima je le nekaj desetletij.

Dr. Patrick Hwu, direktor za zdravljenje raka dr. Anderson, je izpostavil različne možnosti uporabe. Pri nekaterih bolj občutljivih rakih lahko "CAR-T" pripravljena na uporabo kratkoročno deluje dobro, zato vam ni treba preveč skrbeti, da bi jih imunski sistem zavrnil. Pri solidnih tumorjih upamo, da T celice ostanejo v bližini tumorja čim dlje, "avtologna" CAR-T terapija pa bo imela več prostora.

Vedeti moramo, da je vroči govor o "pripravljeni za uporabo" in "avtologni" terapiji CAR-T le vrh ledene gore celične terapije. Da, področje terapije s CAR-T je od njegove odobritve pritegnilo veliko pozornosti in pozornosti. Toda dva strokovnjaka sta izpostavila, da celična terapija ni edina terapija CAR-T. Celična terapija, ki ni terapija s celicami T, je tudi prihodnja razvojna smer. Pričakuje se, da genska in celična terapija prinaša nove prebolele bolnike po vsem svetu pod naletom biotehnologije.