Liečba CAR-T pripravená na použitie: vhodná alebo skutočná budúcnosť?

Pretože terapia CAR-T bola prvýkrát schválená v roku 2017, prielom v predklinickom a klinickom vývoji tejto prelomovej terapie zaznamenal prudký nárast. Na výročnom stretnutí ASH v minulom roku ukázala terapia CAR-T, ktorú vyvinuli Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma, a mnoho čínskych biomedicínskych spoločností úžasné údaje. Tento rok je pravdepodobnejšie, že FDA schváli viac ako dve terapie CAR-T a počet schválených terapií sa zdvojnásobí.

Aj keď schválená terapia CAR-T preukázala vynikajúcu a dlhotrvajúcu účinnosť pri liečbe rakoviny krvi, jej propagácia čelí mnohým výzvam. V súčasnosti schválená terapia CAR-T je autológnou terapiou CAR-T, čo znamená, že lekári musia pomocou genetického inžinierstva in vitro získavať T bunky od pacientov a exprimovať chimérický antigénový receptor proti rakovinovým antigénom na povrchu T buniek. (CAR) a potom sa proliferované bunky vrátia pacientovi. Tento zdĺhavý výrobný proces môže trvať až 3 týždne a je nákladný. Niektorí pacienti nie sú schopní zabezpečiť dostatok T-buniek z dôvodu ich zdravotného stavu, predchádzajúcej liečby a iných dôvodov, vďaka ktorým nemôžu využívať túto prielomovú technológiu.

Získanie buniek od zdravých darcov na výrobu alogénnych buniek CAR-T má potenciál riešiť tieto problémy, ktorým čelia autológne bunky CAR-T. Na začiatku nového roka, prehľad uverejnený v publikácii Nature Reviews Drug Discovery, poskytol hĺbkový inventár vývoja stavu alogénnej terapie CAR-T „pripravenej na použitie“.

Výhody a výzvy alogénnych CAR-T buniek

Výrobný proces alogénnych buniek CAR-T začína T bunkami alebo inými typmi buniek získaných od zdravých darcov. Potom, čo sú tieto bunky geneticky upravené tak, aby exprimovali CAR, ktoré môžu zacieľovať rakovinové bunky na bunkovom povrchu, podstúpia ďalšie spracovanie. Génová editácia znižuje riziko alogénnych CAR-T buniek napadajúcich hostiteľa a možnosť hostiteľských buniek odmietnuť alogénne CAR-T bunky. Tieto bunky sa potom kultivujú, množia, čistia a alikvotujú na produkty, ktoré sa môžu kedykoľvek použiť a skladujú sa zmrazené.

Výhody tejto terapie CAR-T sú:

Z buniek poskytnutých jedným zdravým darcom sa môže generovať veľké množstvo buniek CAR-T, ktoré vyhovujú potrebám veľkého počtu pacientov. Napríklad Allogén, ktorý sa zaviazal vyvíjať alogénne bunky CAR-T, hovorí, že bunky získané od zdravého darcu by sa mohli použiť ako terapia CAR-T pre 100 pacientov s rakovinou.

Tieto bunky boli generované a zmrazené na sklade a pacienti, ktorí musia byť liečení, potrebujú iba na rozmrazenie zásobnej terapie, aby dostali okamžitú liečbu, čím sa eliminuje oneskorenie vo výrobnom procese autológnej liečby CAR-T.

Okrem toho pacienti s rakovinou zvyčajne nemôžu dostávať viac terapií CAR-T kvôli obmedzeniu počtu svojich vlastných T buniek. Alogénna terapia CAR-T môže ľahšie liečiť pacientov opakovane a meniť antigén cielený terapiou CAR-T, aby sa prekonala rezistencia na terapiu CAR-T.

Rozvoj alogénnej terapie CAR-T však musí čeliť aj dvom jedinečným výzvam: po prvé, alogénne bunky zavedené do pacienta môžu napadnúť hostiteľa, čo vedie k život ohrozujúcim chorobám štepu proti hostiteľovi (GVHD); a alogénne bunky môžu imunitné bunky hostiteľa rýchlo rozpoznať a eliminovať, čo obmedzuje ich protinádorovú aktivitu.

Stratégie riešenia choroby štepu verzus hostiteľ

Dôvod, prečo alogénne bunky CAR-T útočia na hostiteľské tkanivá, je ten, že receptory T buniek (TCR) exprimované na povrchu týchto T buniek dokážu rozpoznať alloantigény v hostiteľských tkanivách, a tak spustiť útok T-buniek na hostiteľské tkanivá. V súčasnosti sú stratégie na prekonanie choroby štep verzus hostiteľ rozdelené hlavne do dvoch kategórií: jedna používa metódy génovej editácie na elimináciu prirodzenej expresie TCR na T bunkách a druhá používa iné typy buniek, ktoré nespôsobujú GVHD.

Génová editačná metóda eliminuje prirodzený TCR výraz TCR

TCR prirodzene exprimovaný na povrchu bežne používaných T-buniek typu a je kľúčom k sprostredkovaniu útoku týchto T buniek na hostiteľa. Vedci vyvinuli niekoľko metód na zabránenie expresie TCR na povrchu týchto buniek. Jednou z najrýchlejšie rastúcich metód je použitie technológie na úpravu génov. TCR proteínový komplex na povrchu T-buniek typu a je zložený z a reťazca a p reťazca a iba jeden gén kóduje konštantné oblasti a reťazca. Preto je prerušenie génov kódujúcich konštantnú oblasť alfa reťazca receptora T-buniek (TRAC) priamym a účinným spôsobom, ako zabrániť expresii alfa-beta TCR. Alogénne terapie CAR-T vytvorené pomocou tejto stratégie vstúpili do klinických skúšok.

Výhoda tejto stratégie spočíva v tom, že CAR-T bunky sa môžu vyrábať s použitím veľkého počtu a-typov T-buniek u zdravých darcov ako surovín. Existuje celý rad techník na úpravu génov, ktoré sa môžu použiť na konkrétne narušenie génov kódujúcich TRAC, vrátane nukleázy zinkových prstov (ZFN), efektorovej nukleázy podobnej aktivátoru transkripcie (TALEN), MegaTAL a systému úpravy génov CRISPR. V najnovšej štúdii vedci použili bunkový homológny rekombinantný mechanizmus na nasmerovanie transgénu exprimujúceho CAR do génového miesta TRAC. Táto stratégia má účinok „dvoch vtákov s jedným kameňom“. Pri ničení prirodzenej TCR expresie T buniek je CAR transgén exprimovaný v TRAC génovom mieste a akceptuje reguláciu prírodného TCR génového promótora. Pokusy na zvieratách ukázali, že terapia CAR-T zameraná na CD19 vytvorená touto stratégiou má lepšiu protirakovinovú aktivitu ako terapia CAR-T vytvorená náhodným inzerciou transgénov CAR.

Jedným skrytým nebezpečenstvom použitia stratégií na génovú editáciu sú potenciálne riziká vedľajších účinkov technológie úpravy génov. Pretože však alogénne bunky hostiteľ nakoniec eliminuje, vplyv tohto potenciálneho rizika môže byť relatívne nízky.

Použitie typov buniek, ktoré znižujú riziko GVHD

Inou stratégiou na zníženie rizika alogénnych buniek CAR-T, ktoré útočia na hostiteľa, je použitie typov buniek, ktoré neprodukujú GVHD alebo majú nižšie riziko tvorby GVHD. Zahŕňajú prirodzené zabíjačské bunky (NK bunky), y5 T bunky, NK T bunky (T bunky exprimujúce povrchové markery NK buniek) a vírusovo špecifické pamäťové T bunky.

Stratégie na zlepšenie alogénnej perzistencie buniek CAR-T

Aj keď vyššie uvedené viacnásobné metódy môžu znížiť riziko zavedenia alogénnej CAR-T do pacienta na napadnutie hostiteľa, alogénna terapia CAR-T musí tiež vyriešiť ďalšiu veľkú výzvu, to znamená, že imunitný systém pacienta tieto bunky rozpozná. ako „cudzie“ bunky, ktoré proti nim spôsobujú imunitné odmietnutie. Toto odmietnutie imunity nakoniec zničí alogénne bunky CAR-T zavedené do pacienta. Imunitná reakcia sprostredkovaná pacientovými vlastnými T bunkami môže začať fungovať ihneď po zavedení liečby allocar-T, čím sa znižuje účinnosť liečby allocar-T. Preto je v tejto oblasti naliehavý problém, ako zlepšiť trvanlivosť alogénnej liečby CAR-T. Súčasný výskum na vyriešenie tohto problému je v týchto smeroch:

Účinnejší klírens lymfocytov

Existujúci výskum ukázal, že na to, aby sa umožnilo množenie dovezených buniek CAR-T u pacientov, je potrebné pred dovozom buniek použiť chemoterapiu a iné prostriedky na vyčistenie existujúcich lymfocytov u pacientov, aby sa zabezpečila dovezená CAR. -T bunky s proliferačným priestorom. Pre alogénne bunky CAR-T môže byť dôležitejší krok odstránenia lymfocytov, pretože zvyšné hostiteľské bunky T budú okamžite útočiť na „cudzie“ bunky CAR-T.

Jednou zo súčasných výskumných metód je urobiť alogénne CAR-T bunky rezistentnými na lieky, ktoré vyčistia T bunky prostredníctvom génovej editácie, a tieto bunky nebudú ovplyvnené liekmi, ktoré vyčistia T bunky. Napríklad Allogene's UCART19 používa génovú úpravu na knock-out gény, ktoré exprimujú proteín CD52 v bunkách. Vďaka tomu sú tieto bunky rezistentné na alemtuzumab, monoklonálnu protilátku, ktorá zabíja T bunky naviazaním na CD52. Kombinácia alemtuzumabu s chemoterapiou môže účinnejšie vyčistiť zrelé T bunky hostiteľa a udržať zrelé T bunky hostiteľa na nízkej úrovni. Súčasne môže alogénna terapia CAR-T stále fungovať.

Génová editácia môže tiež spôsobiť, že alogénne CAR-T bunky sú rezistentné na chemoterapeutiká, ktoré vyčistia T-bunky, čo im umožní správne pracovať v prostredí, ktoré inhibuje rast T-buniek. Nevýhodou tejto stratégie je však to, že hladina endogénnych T buniek u pacientov je potlačená na veľmi nízku úroveň, čo vedie k výrazne zvýšenému riziku ich infekcie.

Znížte imunogenitu alogénnych buniek CAR-T

Skúsenosti s transplantáciou orgánov a transplantáciou hematopoetických kmeňových buniek ukázali, že ak je hlavný fenotyp ľudského leukocytového antigénu (HLA) darcu podobný fenotypu HLA hostiteľa, môže významne znížiť imunitné odmietnutie štepu. Na základe tejto skúsenosti je teoreticky možné skonštruovať darcovskú bunkovú banku objavením darcu so špecifickým HLA fenotypom, z ktorého môžu byť vybrané darcovské bunky zodpovedajúce darcovi na generovanie alogénnych buniek CAR-T.

Pretože HLA proteín triedy 1 je kľúčovou molekulou, ktorá sprostredkuje faktory odmietnutia imunity. Inou stratégiou je použitie genetického inžinierstva na elimináciu HLA proteínu 1. typu exprimovaného na povrchu alogénnych CAR-T buniek. Expresia HLA na bunkovom povrchu vyžaduje podjednotku nazývanú p2-mikroglobulín. Génový knockout p2-mikroglobulínu môže zabrániť expresii HLA proteínu na bunkovom povrchu, čím sa znižuje imunogenita týchto buniek.

Vyberte najlepšiu podmnožinu T buniek

Populácia T buniek obsahuje viac subpopulácií T buniek s rôznymi funkciami a fenotypmi. Rôzne subpopulácie T buniek sa tiež veľmi líšia v ich schopnosti napadnúť rakovinové bunky a perzistencii u pacientov. Napríklad predklinické štúdie ukázali, že CAR-T bunky produkované CD8-pozitívnymi a CD4-pozitívnymi naivnými T-bunkami (TN) a T-bunkami s centrálnou pamäťou (TCM) sú účinnejšie pri ničení rakovinových buniek Silné.

Klinické štúdie využívajúce autológnu terapiu CAR-T pre chronickú lymfocytárnu leukémiu ukázali, že kvalita TCM a kmeňových pamäťových T buniek (TSCM) so schopnosťou samoreplikovania a úrovne expresie (vrátane PD-1, TIM3, LAG3 atď.) ) sú dôležité ukazovatele terapeutickej aktivity a pretrvávania CAR-T.

Preto zlepšením skríningových a bunkových kultivačných techník môžu byť špecifické subpopulácie T buniek obohatené, aby sa zlepšila trvanlivosť terapie. V tomto ohľade môžu mať T bunky získané od zdravých darcov potenciálne výhody, pretože neboli ošetrené predchádzajúcimi terapiami, ktoré môžu ovplyvniť populáciu T buniek, a preto môžu poskytovať T bunky, ktoré sú bohaté na TN, TCM a TSCM.

Klinický pokrok v alogénnej terapii CAR-T

V súčasnosti sa v mnohých skúmaných alogénnych terapiách CAR-T začalo klinické skúšanie liečby rakoviny krvi a solídnych nádorov, ako sú pacienti s akútnou lymfoblastickou leukémiou a akútnou myeloidnou leukémiou (ALL) (pozri tabuľku nižšie).

Na výročnom stretnutí ASH v roku 2018 predbežné klinické výsledky UCART19 vyvinuté spoločnosťou Allogene ukázali, že pri liečbe pacientov s relapsujúcou a refraktérnou ALL UCART19 dosiahol úplnú odpoveď 82% / úplnú odpoveď neúplného hematologického zotavenia (CR / CRi). Kvôli obmedzenému trvaniu UCART19 u pacientov, pediatrickí pacienti dostávajúci UCART19 následne dostali transplantáciu krvotvorných kmeňových buniek.

Budúcnosť CAR-T a bunková terapia

Pokiaľ ide o terapiu CAR-T „pripravenú na použitie“, priemysel má tiež dva rôzne názory. Mnoho ľudí verí, že dokáže vyriešiť body bolesti pri náročnej terapii CAR-T a dlhom výrobnom cykle a priniesť novú nádej pre viac pacientov na celom svete. Niektorí odborníci sa však domnievajú, že terapia CAR-T „pripravená na použitie“ je iba dočasná. "Účinnosť". V konečnej analýze ide o naše poznatky o „autológnej“ terapii CAR-T.

Rick Klausner, zakladateľ a výkonný riaditeľ spoločnosti Lyell Immunopharma, hľadá budúcnosť bunkovej terapie. Bývalý vedúci Národného centra pre rakovinu (NCI) poukázal na to, že jedna z motivácií pre vývoj „ready-to-use“ terapií CAR-T spočíva v prekážkach pri vytváraní „autológnych“ terapií CAR-T. Musíme si však uvedomiť, že súčasná technológia výroby terapie CAR-T nie je ani zďaleka vyspelá. O 5-10 rokov neskôr sa vývoj a výroba bunkových terapií bude od dnešného dňa veľmi líšiť.

Klausner uviedol, že dôvod, prečo je súčasná produkcia bunkovej terapie časovo náročná a pracná, je ten, že nevieme, ktoré z týchto buniek sú skutočne terapeutické. Preto môžeme neustále rozširovať iba T-bunky a dúfať, že medzi astronomickými bunkami môže počet buniek s liečebným účinkom dosiahnuť úroveň. Ak dokážeme v budúcnosti izolovať tie podmnožiny buniek, ktoré majú liečivé účinky, môžeme významne znížiť počet buniek potrebných na liečbu rakoviny. To môže výrazne znížiť počet buniek, ktoré potrebujeme na kultiváciu, a skrátiť čas produkcie bunkových terapií z týždňov na dni.

Znie to ako nebo a zem, ale predstavuje cestu vpred. Viete, v čase, keď kalkulačka zaberá celý dom, veľa ľudí nemôže očakávať príchod inteligentných telefónov. Medzi nimi je len niekoľko desaťročí.

Patrick Hwu, riaditeľ protinádorovej medicíny MD Anderson Cancer Center, poukázal na rôzne perspektívy aplikácie. V prípade niektorých citlivejších druhov rakoviny môže terapia CAR-T „pripravená na použitie“ v krátkom čase fungovať dobre, takže sa nemusíte príliš obávať, že bude imunitným systémom odmietnutá. V prípade solídnych nádorov dúfame, že T bunky zostanú v blízkosti nádoru tak dlho, ako je to možné, a „autológna“ terapia CAR-T bude mať viac priestoru na hranie.

Potrebujeme vedieť, že horúca reč o „pripravenosti na použitie“ a „autológnej“ terapii CAR-T je len špičkou ľadovca bunkovej terapie. Áno, od svojho schválenia pritiahla oblasť liečby CAR-T veľa pozornosti a pozornosti. Dvaja odborníci však poukázali na to, že bunková terapia nie je jedinou terapiou CAR-T. Bunková terapia iná ako T bunková terapia je tiež smerom budúceho vývoja. Očakáva sa, že génová a bunková terapia prinesie nové prielomy pacientom na celom svete pod prílivom biotechnológií.