Käyttövalmis CAR-T-terapia: tarkoituksenmukainen vai todellinen tulevaisuus?

Sen jälkeen kun CAR-T-terapia hyväksyttiin ensimmäisen kerran vuonna 2017, tämän läpimurtoterapian prekliinisessä ja kliinisessä kehityksessä on tapahtunut räjähdysmäistä kasvua. Viime vuonna järjestetyssä ASH: n vuosikokouksessa Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma ja monet kiinalaiset lääketieteelliset yritykset kehittivät CAR-T-terapiaa. Tänä vuonna on todennäköisempää, että FDA hyväksyy yli kaksi CAR-T -hoitoa, ja hyväksyttyjen hoitomuotojen määrä kaksinkertaistuu.

Vaikka hyväksytty CAR-T-terapia on osoittanut erinomaista ja pitkäaikaista tehokkuutta verisyövän hoidossa, sen edistämisellä on kuitenkin monia haasteita. Tällä hetkellä hyväksytty CAR-T-terapia on autologinen CAR-T-terapia, mikä tarkoittaa, että lääkäreiden on hankittava potilailta T-solut ja ilmaistava kimeerinen antigeenireseptori syöpäantigeenejä vastaan T-solujen pinnalla geenitekniikan avulla in vitro. (CAR), ja sitten lisääntyneet solut palautetaan potilaalle. Tämä työläs tuotantoprosessi voi viedä jopa 3 viikkoa ja on kallista. Jotkut potilaat eivät pysty tarjoamaan tarpeeksi T-soluja terveydestään, esikäsittelystään ja muista syistä johtuen, minkä vuoksi he eivät voi hyötyä tästä läpimurtoteknologiasta.

Solujen hankkiminen terveiltä luovuttajilta allogeenisten CAR-T-solujen valmistamiseksi pystyy vastaamaan näihin haasteisiin, joihin autologiset CAR-T-solut kohtaavat. Uuden vuoden alussa Nature Reviews Drug Discovery -julkaisussa julkaistu katsaus antoi syvällisen luettelon "käyttövalmiiden" allogeenisen CAR-T-hoidon kehityksestä.

Allogeenisten CAR-T-solujen edut ja haasteet

Allogeenisten CAR-T-solujen valmistusprosessi alkaa T-soluilla tai muilla solutyypeillä, jotka on saatu terveiltä luovuttajilta. Sen jälkeen kun nämä solut on geneettisesti muokattu ekspressoimaan CAR: ta, joka voi kohdistua syöpäsoluihin solun pinnalla, ne läpikäyvät edelleen. Geenien muokkaus vähentää allogeenisten CAR-T-solujen riskiä isäntää vastaan ja isäntäsolujen mahdollisuutta hylätä allogeeniset CAR-T-solut. Sitten näitä soluja viljellään, lisää- tetään, puhdistetaan ja jaetaan tuotteiksi, joita voidaan käyttää milloin tahansa ja varastoida jäädytettyinä.

Tämän CAR-T-hoidon edut ovat:

Yhdestä terveestä luovuttajasta saatavista soluista voidaan tuottaa suuri määrä CAR-T-soluja, jotka vastaavat suuren määrän potilaiden tarpeita. Esimerkiksi allogeenisten CAR-T-solujen kehittämiseen sitoutunut Allogene sanoo, että terveeltä luovuttajalta saatuja soluja voitaisiin käyttää CAR-T-terapiana 100 syöpäpotilaalle.

Nämä solut on tuotettu ja jäädytetty varastossa, ja hoidettavat potilaat tarvitsevat vain varastoterapian sulattaakseen välittömän hoidon, poistaen viiveet autologisen CAR-T-hoidon valmistusprosessissa.

Lisäksi syöpäpotilaat eivät yleensä voi saada useita CAR-T-terapioita, koska heidän omien T-solujensa lukumäärä on rajoitettu. Allogeeninen CAR-T-terapia voi helpommin hoitaa potilaita toistuvasti ja muuttaa antigeeniä, johon CAR-T-terapia on kohdistunut, selviytymään vastustuskyvystä CAR-T-terapialle.

Allogeenisen CAR-T-hoidon kehittämisellä on kuitenkin myös edessään kaksi ainutlaatuista haastetta: ensinnäkin potilaan sisään vietävät allogeeniset solut voivat hyökätä isäntään, mikä voi johtaa hengenvaaralliseen graft versus host -sairauteen (GVHD); ja isännän immuunisolut voivat nopeasti tunnistaa ja eliminoida allogeeniset solut, rajoittaen niiden kasvaimen vastaista aktiivisuutta.

Strategiat siirteen ja isäntätaudin torjumiseksi

Syynä siihen, että allogeeniset CAR-T-solut hyökkäävät isäntäkudoksia, on se, että näiden T-solujen pinnalla ekspressoidut T-solureseptorit (TCR) tunnistavat alloantigeenit isäntäkudoksissa, laukaistaen siten T-soluhyökkäykset isäntäkudoksia vastaan. Tällä hetkellä strategiat siirteen ja vastaanottavan sairauden voittamiseksi jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: toisessa käytetään geeninmuokkausmenetelmiä luonnollisen TCR-ekspression eliminoimiseksi T-soluissa ja toisessa käytetään muita solutyyppejä, jotka eivät aiheuta GVHD: tä.

Geeninkäsittelymenetelmä eliminoi TCR: n luonnollisen TCR-ekspression

TCR, joka ilmenee luonnollisesti yleisesti käytettyjen a-tyypin T-solujen pinnalla, on avain näiden T-solujen iskun isäntään välittäjänä. Tutkijat ovat kehittäneet useita menetelmiä estämään TCR-ekspressio näiden solujen pinnalla. Yksi nopeimmin kasvavista menetelmistä on geenien muokkaustekniikan käyttö. Β-tyypin T-solujen pinnalla oleva TCR-proteiinikompleksi koostuu a-ketjusta ja β-ketjusta ja vain yksi geeni koodaa a-ketjun vakioalueita. Siksi T-solureseptorin alfaketjun vakioaluetta (TRAC) koodaavien geenien hajottaminen on suora ja tehokas tapa estää alfa-P-tyypin TCR: n ilmentyminen. Tämän strategian avulla tuotetut allogeeniset CAR-T-terapiat ovat tulleet kliinisiin tutkimuksiin.

Tämän strategian etuna on, että CAR-T-soluja voidaan valmistaa käyttämällä suurta määrää a-tyypin T-soluja terveillä luovuttajilla raaka-aineina. On olemassa erilaisia geeninmuokkaustekniikoita, joita voidaan käyttää spesifisesti häiritsemään TRAC: ta koodaavia geenejä, mukaan lukien sinkkisormen nukleaasi (ZFN), transkription aktivaattorin kaltainen efektorinukleaasi (TALEN), MegaTAL ja CRISPR-geenien editointijärjestelmä. Viimeisimmässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät solun homologista rekombinaatiomekanismia ohjaamaan CAR: ta ilmentävää siirtogeeniä TRAC-geenikohtaan. Tällä strategialla on "kaksi lintua yhdellä kivillä". Tuhoamalla T-solujen luonnollista TCR-ekspressiota, CAR-siirtogeeni ekspressoituu TRAC-geenikohdassa ja hyväksyy luonnollisen TCR-geenipromoottorin säätelyn. Eläinkokeet ovat osoittaneet, että tämän strategian tuottamalla CD19-kohdennetulla CAR-T-terapialla on parempi syövän vastainen aktiivisuus kuin CAR-T-terapialla, joka syntyy CAR-siirtogeenien satunnaisella insertiolla.

Geenimuokkausstrategioiden käytön piilotettu vaara on geenien muokkaustekniikan kohdistamattomien vaikutusten mahdolliset riskit. Koska isäntä lopulta eliminoi allogeeniset solut, tämän mahdollisen riskin vaikutus voi olla suhteellisen pieni.

Sellaisten solutyyppien käyttö, jotka vähentävät GVHD-riskiä

Toinen strategia isäntästä hyökkäävien allogeenisten CAR-T-solujen riskin vähentämiseksi on käyttää solutyyppejä, jotka eivät tuota GVHD: tä tai joilla on alhaisempi riski tuottaa GVHD: tä. Ne sisältävät luonnolliset tappajasolut (NK-solut), yδ-T-solut, NK-T-solut (T-solut, jotka ilmentävät NK-solun pintamarkereita) ja virusspesifiset T-solut.

Strategiat allogeenisen CAR-T-solujen pysyvyyden parantamiseksi

Vaikka edellä mainitut useat menetelmät voivat vähentää riskiä, että potilaaseen johdetaan allogeenistä CAR-T: tä isännän kimppuun, allogeenisen CAR-T-hoidon on myös ratkaistava toinen suuri haaste, ts. Potilaan immuunijärjestelmä tunnistaa nämä solut "vieraina" soluina, aiheuttaen immuunijärjestelmää heitä vastaan. Tämä immuunijärjestelmä tuhoaa lopulta potilaan sisään tuodut allogeeniset CAR-T-solut. Potilaan omien T-solujen välittämä immuunivaste voi alkaa toimia heti, kun allocar-T-hoito on aloitettu, mikä vähentää allocar-T-hoidon tehokkuutta. Siksi alogeenisen CAR-T-hoidon kestävyyden parantaminen on kiireellinen ongelma tällä alalla. Nykyinen tutkimus tämän ongelman ratkaisemiseksi on seuraavissa suunnissa:

Tehokkaampi lymfosyyttien puhdistuma

Nykyiset tutkimukset ovat osoittaneet, että tuotujen CAR-T-solujen lisääntymisen mahdollistamiseksi potilaissa on käytettävä kemoterapiaa ja muita keinoja potilaiden olemassa olevien lymfosyyttien puhdistamiseksi ennen solujen tuontia, jotta tuotu CAR -T-solut, joilla on proliferatiivista tilaa. Allogeenisissä CAR-T-soluissa lymfosyyttien poistamisvaihe voi olla tärkeämpi, koska jäljellä olevat isäntä-T-solut hyökkäävät välittömästi "vieraita" CAR-T-soluja.

Yksi nykyinen tutkimusmenetelmä on tehdä allogeenisistä CAR-T-soluista vastustuskykyisiä lääkkeille, jotka puhdistavat T-solut geenien muokkaamisella, ja T-soluja puhdistavat lääkkeet eivät vaikuta näihin soluihin. Esimerkiksi Allogeenin UCART19 käyttää geenien muokkausta geenien tyrmäyttämiseksi, jotka ilmentävät CD52-proteiinia soluissa. Tämä tekee näistä soluista resistenttejä alemtutsumabille, monoklonaaliselle vasta-aineelle, joka tappaa T-solut sitoutumalla CD52: een. Yhdistämällä alemtutsumabi kemoterapiaan voidaan tehokkaammin puhdistaa isännän kypsät T-solut ja pitää isännän kypsät T-solut alhaisina. Samaan aikaan allogeeninen CAR-T-terapia voi edelleen toimia.

Geenimuokkaus voi myös tehdä allogeenisistä CAR-T-soluista vastustuskykyisiä kemoterapeuttisille lääkkeille, jotka puhdistavat T-solut, jolloin ne voivat toimia kunnolla ympäristössä, joka estää T-solujen kasvua. Tämän strategian haittapuolena on kuitenkin se, että potilaiden endogeenisten T-solujen tasot tukahdutetaan erittäin matalaan tasoon, mikä johtaa merkittävästi lisääntyneeseen infektioriskiin.

Vähennä allogeenisten CAR-T-solujen immunogeenisyyttä

Kokemus elinten siirrosta ja hematopoieettisista kantasolujen siirrosta on osoittanut, että jos luovuttajan tärkein ihmisen leukosyyttiantigeeni (HLA) -fenotyyppi on samanlainen kuin isännän HLA-fenotyyppi, se voi vähentää merkittävästi siirteen immuunijärjestelmää. Tämän kokemuksen perusteella on teoreettisesti mahdollista rakentaa luovuttajasolupankki löytämällä luovuttaja, jolla on erityinen HLA-fenotyyppi, josta voidaan valita luovuttajayhteensopivat luovuttajasolut allogeenisten CAR-T-solujen tuottamiseksi.

Koska luokan 1 HLA-proteiini on avainmolekyyli, joka välittää immuunijärjestelmän hyljintätekijöitä. Toinen strategia on käyttää geenitekniikkaa tyypin 1 HLA-proteiinin eliminoimiseksi allogeenisten CAR-T-solujen pinnalla. HLA: n ekspressio solun pinnalla vaatii alayksikön, jota kutsutaan p2-mikroglobuliiniksi. P2-mikroglobuliinin geenin koppaus voi estää HLA-proteiinin ilmentymistä solun pinnalla, vähentäen siten näiden solujen immunogeenisyyttä.

Valitse paras T-solujen alajoukko

T-solupopulaatio sisältää useita T-solupopulaatioita, joilla on erilaiset toiminnot ja fenotyypit. Eri T-solupopulaatiot ovat myös hyvin erilaisia kyvystään hyökätä syöpäsoluihin ja potilaiden pysyvyyteen. Esimerkiksi prekliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että CD8-positiivisten ja CD4-positiivisten naiivien T-solujen (TN) ja keskusmuistin T-solujen (TCM) tuottamat CAR-T-solut ovat tehokkaampia tappamaan voimakkaita syöpäsoluja.

Kliiniset tutkimukset, joissa käytetään autologista CAR-T-terapiaa krooniseen lymfosyyttiseen leukemiaan, ovat osoittaneet, että TCM: n ja kantasolisten muistin T-solujen (TSCM) laatu, joilla on itsensä replikoituva kyky, ja ekspressiotasot (mukaan lukien PD-1, TIM3, LAG3 jne.) ) ovat tärkeitä indikaattoreita CAR-T-hoidon aktiivisuudesta ja pysyvyydestä.

Siksi parantamalla seulonta- ja soluviljelytekniikoita voidaan spesifisiä T-solupopulaatioita rikastaa hoidon kestävyyden parantamiseksi. Tässä suhteessa terveiltä luovuttajilta saaduilla T-soluilla voi olla potentiaalisia etuja, koska niitä ei ole hoidettu aikaisemmilla terapioilla, jotka voivat vaikuttaa T-solupopulaatioon, ja siksi ne voivat tarjota T-soluja, joissa on rikas TN, TCM ja TSCM.

Allogeenisen CAR-T-hoidon kliininen eteneminen

Tällä hetkellä joukko tutkittuja allogeenisiä CAR-T-terapioita on aloittanut kliinisiä tutkimuksia verisyöpien ja kiinteiden kasvaimien hoitamiseksi, kuten potilaat, joilla on akuutti lymfoblastinen leukemia ja akuutti myeloidleukemia (ALL) (katso alla oleva taulukko).

ASH: n vuosikokouksessa 2018, Allogenen kehittämän UCART19: n alustavat kliiniset tulokset osoittivat, että hoidettaessa potilaita, joilla oli uusiutunut ja tulenkestävä ALL, UCART19 saavutti täydellisen vasteen 82% / täydellinen vaste epätäydellisestä hematologisesta palautumisesta (CR / CRi). UCART19: n rajoitetun keston vuoksi potilailla UCART19: tä saaneet lapsipotilaat saivat myöhemmin hematopoieettiset kantasolusiirrot.

CAR-T- ja soluterapian tulevaisuus

"Käyttöön valmis" CAR-T-terapiasta teollisuudessa on myös kaksi erilaista näkemystä. Monet ihmiset uskovat, että se voi ratkaista vaikean CAR-T-hoidon ja pitkän tuotantosyklin kipuhetket ja tuo uutta toivoa lisää potilaille ympäri maailmaa. Mutta jotkut asiantuntijat uskovat, että "käyttövalmis" CAR-T-hoito on vain väliaikaista. "Tarkoituksenmukaisuus". Viime kädessä se on käsityksemme "autologisesta" CAR-T-hoidosta.

Lyell Immunopharma -yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Dr. Rick Klausner tarkastelee soluterapian tulevaisuutta. Kansallisen syöpäkeskuksen (NCI) entinen päällikkö huomautti, että "käyttövalmiiden" CAR-T-terapioiden kehittämisen motivaatio on pullonkauloissa "autologisten" CAR-T-terapioiden luomisessa. Meidän on kuitenkin ymmärrettävä, että nykyinen tekniikka CAR-T-hoidon valmistamiseksi ei ole kaukana kypsästä. 5-10 vuotta myöhemmin soluterapioiden kehittäminen ja tuottaminen ovat varmasti hyvin erilaisia kuin nykyään.

Dr. Klausner mainitsi, että syy siihen, miksi nykyinen soluterapian tuotanto on aikaa vievää ja työlästä, on se, että emme tiedä, mitkä näistä soluista ovat todella terapeuttisia. Siksi voimme vain jatkuvasti laajentaa T-soluja ja toivoa, että tähtitieteellisten solujen joukossa parantumattomien solujen lukumäärä voi saavuttaa standardin. Jatkossa, jos pystymme eristämään ne solujen osajoukot, joilla on parantavia vaikutuksia, voimme vähentää merkittävästi syöpän hoitoon tarvittavien solujen määrää. Tämä voi vähentää huomattavasti viljelyssämme tarvittavien solujen määrää ja lyhentää soluterapioiden tuotantoaikaa viikoista päiviin.

Tämä kuulostaa taivaalta ja maalta, mutta edustaa tietä eteenpäin. Tiedätkö, että aikakaudella, jolloin laskin vie koko talon, harva voi odottaa älypuhelimien tulemista. Näiden kahden välillä on vain muutama vuosikymmen.

MD Anderson syöpäkeskuksen syöpälääketieteen johtaja tri Patrick Hwu huomautti erilaisista sovellusnäkymistä. Joidenkin herkempien syöpien kohdalla "käyttövalmis" CAR-T-terapia voi toimia hyvin lyhyellä aikavälillä, joten sinun ei tarvitse huolehtia liikaa siitä, että immuunijärjestelmä hylkää sen. Kiinteissä kasvaimissa toivomme, että T-solut pysyvät tuumorin lähellä mahdollisimman pitkään ja "autologisella" CAR-T-terapialla on enemmän tilaa pelata.

Meidän on tiedettävä, että kuuma keskustelu "käyttövalmiista" ja "autologisista" CAR-T-terapioista on vain soluterapian jäävuoren huippu. Kyllä, sen hyväksymisen jälkeen CAR-T-terapia on herättänyt paljon huomiota. Mutta kaksi asiantuntijaa huomautti, että soluterapia ei ole ainoa CAR-T-terapia. Muu soluterapia kuin T-soluterapia on myös tulevaisuuden kehityssuunta. Geeni- ja soluterapian odotetaan tuovan uusia läpimurtoja potilaille ympäri maailmaa bioteknologian nousun alla.