Готовата за употреба терапия с CAR-T: целесъобразно или реално бъдеще?

Тъй като терапията с CAR-T беше одобрена за първи път през 2017 г., пробивът в предклиничното и клиничното развитие на тази пробивна терапия отбеляза експлозивен растеж. На годишната среща на ASH миналата година терапията CAR-T, разработена от Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma и много китайски биомедицински компании показа невероятни данни. Тази година е по-вероятно повече от две терапии с CAR-T да бъдат одобрени от FDA и броят на одобрените терапии да се удвои.

Въпреки че одобрената терапия с CAR-T е показала отлична и дълготрайна ефикасност при лечението на рак на кръвта, промоцията му е изправена пред много предизвикателства. Понастоящем одобрената CAR-T терапия е автоложна CAR-T терапия, което означава, че лекарите трябва да получат Т клетки от пациенти и да експресират химерния антигенен рецептор срещу раковите антигени на повърхността на Т клетки чрез генно инженерство in vitro. (CAR) и след това пролиферираните клетки се връщат на пациента. Този досаден производствен процес може да отнеме до 3 седмици и е скъп. Някои пациенти не са в състояние да осигурят достатъчно Т клетки поради тяхното здраве, предварително лечение и други причини, което ги прави неспособни да се възползват от тази пробивна технология.

Получаването на клетки от здрави донори за създаване на алогенни CAR-T клетки има потенциала да се справи с тези предизвикателства, пред които са изправени автологичните CAR-T клетки. В началото на новата година преглед, публикуван в Nature Reviews Drug Discovery, предостави задълбочен опис на състоянието на разработката на „готова за употреба“ алогенна терапия с CAR-T.

Предимства и предизвикателства на алогенните CAR-T клетки

Процесът на производство на алогенни CAR-T клетки започва с Т клетки или други видове клетки, получени от здрави донори. След като тези клетки са генетично проектирани да експресират CAR, който може да се насочи към раковите клетки на клетъчната повърхност, те се подлагат на допълнителна обработка. Редактирането на ген намалява риска от алогенни CAR-T клетки да атакуват гостоприемника и възможността гостоприемни клетки да отхвърлят алогенните CAR-T клетки. След това тези клетки се култивират, размножават, пречистват и аликвотират в продукти, които могат да се използват по всяко време и да се съхраняват замразени.

Предимствата на тази CAR-T терапия са:

Голям брой CAR-T клетки могат да бъдат генерирани от клетки, предоставени от един здрав донор, отговарящ на нуждите на голям брой пациенти. Например, Alogene, който е ангажиран с развитието на алогенни CAR-T клетки, казва, че клетките, получени от здрав донор, могат да бъдат използвани като CAR-T терапия за 100 пациенти с рак.

Тези клетки са генерирани и замразени на склад и пациентите, които трябва да се лекуват, трябва само да размразят основната терапия, за да получат незабавно лечение, като елиминират забавянията в производствения процес на автологична CAR-T терапия.

В допълнение, пациентите с рак обикновено не могат да получават множество CAR-T терапии поради ограничаването на броя на собствените Т-клетки. Алогенната терапия с CAR-T може по-лесно да лекува пациентите многократно и да променя антигена, насочен от терапията CAR-T, за да преодолее резистентността към терапията CAR-T.

Въпреки това, развитието на алогенна терапия с CAR-T също трябва да се изправи пред две уникални предизвикателства: първо, алогенните клетки, въведени в пациента, могат да атакуват гостоприемника, което да доведе до животозастрашаващо заболяване присадка срещу гостоприемник (GVHD); и алогенните клетки могат бързо да бъдат разпознати и елиминирани от имунните клетки на гостоприемника, ограничавайки тяхната антитуморна активност.

Стратегии за справяне с болестта на присадката срещу гостоприемника

Причината, поради която алогенните CAR-T клетки атакуват тъканите гостоприемници, е, че Т-клетъчните рецептори (TCRs), експресирани на повърхността на тези Т-клетки, могат да разпознаят алоантигени върху гостоприемните тъкани, като по този начин предизвикват Т-клетъчни атаки върху гостоприемни тъкани. Понастоящем стратегиите за преодоляване на болестта присадка срещу гостоприемник са разделени главно в две категории: едната използва методи за редактиране на ген, за да елиминира естествената експресия на TCR върху Т клетките, а другата използва други типове клетки, които не причиняват GVHD.

Методът за редактиране на ген елиминира TCR естествената TCR експресия

TCR естествено експресиран на повърхността на често използвани αβ-тип Т клетки е ключът за медииране на атаката на тези Т-клетки върху гостоприемника. Изследователите са разработили няколко метода за предотвратяване на експресията на TCR на повърхността на тези клетки. Един от най-бързо развиващите се методи е използването на технологията за редактиране на ген. TCR протеиновият комплекс на повърхността на α-тип Т клетки е съставен от α верига и β верига и само един ген кодира постоянните участъци на α веригата. Следователно, нарушаването на гените, кодиращи константния регион на Т-клетъчния рецептор на алфа веригата (TRAC), е директен и ефективен начин за предотвратяване на експресията на алфа β-тип TCR. Алогенните CAR-T терапии, генерирани с помощта на тази стратегия, са влезли в клинични проучвания.

Предимството на тази стратегия е, че CAR-T клетките могат да бъдат произведени като се използват голям брой αβ-Т-клетки в здрави донори като суровини. Съществуват различни техники за редактиране на гени, които могат да бъдат използвани за специфично нарушаване на гените, кодиращи TRAC, включително нуклеаза на цинков пръст (ZFN), нуклеаза, подобна на транскрипцията, подобна на ефекта нуклеаза (TALEN), MegaTAL и система за редактиране на гени CRISPR. В последното проучване изследователите използват хомоложния рекомбинационен механизъм на клетката, за да насочат трансгена на експресиращия CAR в мястото на гена на TRAC. Тази стратегия има ефект на "две птици с един камък". Докато унищожава естествената TCR експресия на Т клетки, CAR трансгена се експресира на TRAC генния сайт и приема регулацията на естествения TCR ген промотор. Експериментите с животни показват, че насочената към CD19 терапия с CAR-T, генерирана от тази стратегия, има по-добра антиракова активност от CAR-T терапия, генерирана чрез произволно въвеждане на CAR трансгени.

Една скрита опасност от използването на стратегии за редактиране на ген са потенциалните рискове от извънцелевите ефекти на технологията за редактиране на ген. Въпреки това, тъй като алогенните клетки в крайна сметка се елиминират от гостоприемника, въздействието на този потенциален риск може да бъде сравнително малко.

Използване на типове клетки, които намаляват риска от GVHD

Друга стратегия за намаляване на риска от алогенни CAR-T клетки да атакуват гостоприемника е да се използват типове клетки, които не произвеждат GVHD или имат по-малък риск от продуциране на GVHD. Те включват естествени клетки-убийци (NK клетки), γδ Т клетки, NK T клетки (Т клетки, експресиращи NK клетъчни повърхностни маркери) и вирус-специфична памет на Т клетки.

Стратегии за подобряване на алогенната устойчивост на CAR-T клетки

Въпреки че гореспоменатите множество методи могат да намалят риска от въвеждане на алогенна CAR-T в пациента за атака на гостоприемника, алогенната терапия с CAR-T също трябва да реши друго голямо предизвикателство, тоест имунната система на пациента ще разпознае тези клетки като „чужди“ клетки, предизвиквайки имунно отхвърляне срещу тях. Това имунно отхвърляне в крайна сметка ще унищожи алогенните CAR-T клетки, въведени в пациента. Имунният отговор, медииран от собствените Т-клетки на пациента, може да започне да работи веднага след въвеждането на терапията с алокар-Т, намалявайки ефикасността на терапията с алокар-Т. Следователно как да подобрим трайността на алогенната терапия с CAR-T е спешен проблем в тази област. Настоящите изследвания за решаване на този проблем са в следните направления:

По-ефективен лимфоцитен клирънс

Съществуващите изследвания показват, че за да се позволи на внесените CAR-T клетки да се размножават при пациенти, е необходимо да се използва химиотерапия и други средства за изчистване на съществуващите лимфоцити при пациентите, преди клетките да бъдат внесени, така че да се осигури внесената CAR -T клетки с пролиферативно пространство. За алогенните CAR-T клетки стъпката на премахване на лимфоцитите може да бъде по-важна, тъй като останалите Т-клетки-гостоприемник незабавно ще атакуват "чуждите" CAR-T клетки.

Един от настоящите методи на изследване е да се направят алогенни CAR-T клетки устойчиви на лекарства, които изчистват Т клетките чрез редактиране на гени и тези клетки няма да бъдат засегнати от лекарства, които изчистват Т клетките. Например UCART19 на Allogene използва редактиране на гени, за да нокаутира гени, които експресират протеина CD52 в клетките. Това прави тези клетки устойчиви на alemtuzumab, моноклонално антитяло, което убива Т клетките, като се свързва с CD52. Комбинирането на алемтузумаб с химиотерапия може по-ефективно да изчисти зрелите Т клетки на гостоприемника и да поддържа зрелите Т клетки на гостоприемника на ниски нива. В същото време алогенната терапия с CAR-T все още може да работи.

Редактирането на ген може също така да направи алогенни CAR-T клетки устойчиви на химиотерапевтици, които изчистват Т-клетките, което им позволява да работят правилно в среда, която инхибира растежа на Т-клетките. Недостатъкът на тази стратегия е, че нивото на ендогенните Т-клетки при пациенти се потиска до много ниско ниво, което води до значително повишен риск от тяхната инфекция.

Намаляване на имуногенността на алогенните CAR-T клетки

Опитът с трансплантация на органи и трансплантация на хематопоетични стволови клетки показва, че ако основният фенотип на човешкия левкоцитен антиген (HLA) е подобен на HLA фенотипа на хоста, това може значително да намали имунното отхвърляне на присадката. Въз основа на този опит теоретично е възможно да се построи донорна клетъчна банка чрез откриване на донор със специфичен HLA фенотип, от който могат да бъдат избрани съвпадащи донорски клетки за генериране на алогенни CAR-T клетки.

Тъй като HLA протеинът от клас 1 е ключова молекула, която посредничи имунни фактори за отхвърляне. Друга стратегия е да се използва генно инженерство за елиминиране на HLA протеин тип 1, експресиран на повърхността на алогенни CAR-T клетки. Експресията на HLA на клетъчната повърхност изисква субединица, наречена β2-микроглобулин. Нокаутът на ген на β2-микроглобулин може да предотврати експресията на HLA протеин върху клетъчната повърхност, като по този начин намалява имуногенността на тези клетки.

Изберете най-доброто подмножество на T клетки

Популацията на Т клетки съдържа множество Т-клетъчни субпопулации с различни функции и фенотипове. Различните Т-клетъчни субпопулации също са много различни по своята способност да атакуват раковите клетки и постоянството при пациентите. Например, предклиничните проучвания показват, че CAR-T клетки, произведени от CD8-положителни и CD4-позитивни наивни Т-клетки (TN) и централни Т-клетки на паметта (TCM), са по-ефективни при убиване на ракови клетки Силни.

Клиничните проучвания, използващи автоложна CAR-T терапия за хронична лимфоцитна левкемия, показват, че качеството на ТСМ и стволови подобни Т-клетки (TSCM) със способност за самовъзпроизвеждане и нива на експресия (включително PD-1, TIM3, LAG3 и т.н. ) са важни показатели за активността и постоянството на терапията с CAR-T.

Следователно, чрез подобряване на методите за скрининг и клетъчна култура, могат да бъдат обогатени специфични Т-клетъчни субпопулации, за да се подобри трайността на терапията. В тази връзка, Т клетки, получени от здрави донори, могат да имат потенциални предимства, тъй като не са били лекувани с предишни терапии, които могат да повлияят на Т-клетъчната популация, и следователно могат да осигурят Т клетки, богати на TN, TCM и TSCM.

Клиничен напредък на алогенната терапия с CAR-T

Понастоящем редица алогенни CAR-T терапии, които се изследват, са започнали клинични проучвания за лечение на рак на кръвта и солидни тумори, като пациенти с остра лимфобластна левкемия и остра миелоидна левкемия (ВСИЧКИ) (вижте таблицата по-долу).

На годишната среща на ASH през 2018 г. предварителните клинични резултати от UCART19, разработени от Allogene, показаха, че при лечение на пациенти с рецидиви и рефрактерни ВСИЧКИ, UCART19 достигна пълен отговор от 82% / пълен отговор на непълно възстановяване на хематологията (CR / CRi). Поради ограничената продължителност на UCART19 при пациенти, педиатрични пациенти, получаващи UCART19, впоследствие са получили трансплантация на хематопоетични стволови клетки.

Бъдещето на CAR-T и клетъчната терапия

По отношение на "готова за употреба" терапия с CAR-T индустрията също има две различни гледни точки. Много хора вярват, че тя може да реши точките на болка от трудната CAR-T терапия и дългия производствен цикъл и да донесе нова надежда за повече пациенти по света. Но някои експерти смятат, че "готова за употреба" терапия с CAR-T е само временна. "Целесъобразност". В заключителния анализ, това е нашето разбиране за "автологичната" терапия с CAR-T.

Д-р Рик Клауснер, основател и изпълнителен директор на Lyell Immunopharma, гледа към бъдещето на клетъчната терапия. Бившият ръководител на Националния раков център (NCI) посочи, че една от мотивациите за разработването на "готови за употреба" терапии на CAR-T се крие в тесните места в създаването на "автоложни" CAR-T терапии. Трябва обаче да осъзнаем, че съвременната технология за производство на CAR-T терапия далеч не е зряла. 5-10 години по-късно разработването и производството на клетъчни терапии трябва да бъде много различно от днешното.

Д-р Клауснер спомена, че причината, поради която настоящото производство на клетъчна терапия отнема много време и е трудоемко, е, че ние не знаем кои от тези клетки са наистина терапевтични. Следователно можем само непрекъснато да разширяваме Т клетките и се надяваме, че сред астрономическите клетки броят на клетките с лечебен ефект може да достигне стандарта. В бъдеще, ако успеем да изолираме онези подмножества от клетки, които имат лечебни ефекти, можем значително да намалим броя на клетките, необходими за лечение на рак. Това може значително да намали броя на клетките, които трябва да култивираме, и да съкрати времето за производство на клетъчни терапии от седмици до дни.

Това звучи като небе и земя, но представлява път напред. Знаете ли, в епоха, когато калкулатор заема цяла къща, не много хора могат да очакват появата на смарт телефони. Между тях има само няколко десетилетия.

Директорът на медицината за рак на доктора Пандрик Хву д-р Андерсън посочи различни перспективи за кандидатстване. При някои по-чувствителни ракови заболявания "готова за употреба" терапия с CAR-T може да работи добре в краткосрочен план, така че не е нужно да се притеснявате твърде много от това, че имунната система ще бъде отхвърлена. За солидни тумори се надяваме, че Т клетките остават в близост до тумора колкото е възможно по-дълго, а "автоложната" CAR-T терапия ще има повече място за игра.

Трябва да знаем, че горещите приказки за "готова за употреба" и "автоложна" CAR-T терапия са само върхът на айсберга на клетъчната терапия. Да, след одобрението си областта на CAR-T терапията привлече много внимание и внимание. Двама експерти обаче посочиха, че клетъчната терапия не е единствената терапия с CAR-T. Клетъчната терапия, различна от Т-клетъчната терапия, също е бъдещата посока на развитие. Очаква се генната и клетъчната терапия да донесе нови пробиви на пациенти по света под прилива на биотехнологиите.