Kasutusvalmis CAR-T ravi: otstarbekas või reaalne tulevik?

Kuna CAR-T ravi kiideti esmakordselt heaks 2017. aastal, on selle läbimurdeteraapia prekliinilises ja kliinilises arengus toimunud läbimurre plahvatuslikult kasvanud. Eelmisel aastal toimunud ASH-i aastakoosolekul näitasid hämmastavaid andmeid Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma ja paljude Hiina biomeditsiini ettevõtete välja töötatud CAR-T teraapia. Sel aastal on tõenäolisem, et FDA kiidab heaks rohkem kui kaks CAR-T ravi ning heakskiidetud ravimeetodite arv kahekordistub.

Ehkki heakskiidetud CAR-T ravi on näidanud verevähi ravis suurepärast ja pikaajalist tõhusust, seisab selle edendamine silmitsi paljude väljakutsetega. Praegu heaks kiidetud CAR-T teraapia on autoloogne CAR-T ravi, mis tähendab, et arstid peavad hankima patsientidelt T-rakud ja ekspresseerima geenitehnoloogia abil T-rakkude pinnal kimäärset antigeeni retseptorit vähi antigeenide vastu. (CAR) ja prolifereerunud rakud suunatakse patsiendile tagasi. See tüütu tootmisprotsess võib võtta kuni 3 nädalat ja on kulukas. Mõni patsient ei suuda oma tervise, eeltöötluse ja muude põhjuste tõttu piisavalt T-rakke pakkuda, mistõttu nad ei saa sellest läbimurdelisest tehnoloogiast kasu saada.

Rakkude saamine tervetelt doonoritelt allogeensete CAR-T-rakkude saamiseks on võimeline lahendama neid probleeme, millega autoloogsed CAR-T-rakud silmitsi seisavad. Uue aasta alguses avaldas ajakirjas Nature Reviews Drug Discovery avaldatud ülevaade põhjaliku ülevaate "kasutusvalmis" allogeense CAR-T ravi arengustaatusest.

Allogeensete CAR-T-rakkude eelised ja väljakutsed

Allogeensete CAR-T-rakkude tootmisprotsess algab T-rakkudest või muudest rakutüüpidest, mis saadakse tervetelt doonoritelt. Pärast seda, kui need rakud on geneetiliselt muundatud ekspresseerima CAR-i, mis võib sihtida vähirakke rakupinnal, läbivad nad täiendava töötlemise. Geeni redigeerimine vähendab allogeensete CAR-T-rakkude riski peremeesorganismi rünnata ja peremeesrakkude võimalust allogeenseid CAR-T-rakke tagasi lükata. Neid rakke kultiveeritakse, paljundatakse, puhastatakse ja jaotatakse alikvootideks toodeteks, mida saab igal ajal kasutada ja säilitada külmutatult.

Selle CAR-T ravi eelised on:

Ühest tervest doonorist saadud rakkudest saab genereerida palju CAR-T rakke, mis rahuldavad suure hulga patsientide vajadusi. Näiteks Allogene, kes on pühendunud allogeensete CAR-T-rakkude väljatöötamisele, ütleb, et tervest doonorist saadud rakke võiks kasutada CAR-T-teraapiana 100 vähihaigele.

Need rakud on genereeritud ja laos külmutatud ning ravitavad patsiendid vajavad kohese ravi saamiseks ainult põhiteraapiat, mis kõrvaldab viivitused autoloogse CAR-T ravi valmistamisprotsessis.

Lisaks ei saa vähihaiged tavaliselt saada mitut CAR-T ravi, kuna nende enda T-rakkude arv on piiratud. Allogeense CAR-T-raviga saab patsiente kergemini korduvalt ravida ja muuta CAR-T-ravi sihtmärgiks olevat antigeeni, et ületada vastupidavus CAR-T-ravile.

Allogeense CAR-T-ravi väljatöötamisel tuleb siiski lahendada ka kaks ainulaadset väljakutset: esiteks võivad patsiendile sisse viidud allogeensed rakud peremeest rünnata, põhjustades eluohtliku siiriku-peremehehaiguse (GVHD); ja Allogeenseid rakke saab peremeesorganismi immuunrakud kiiresti ära tunda ja elimineerida, piirates nende kasvajavastast aktiivsust.

Strateegiad siiriku ja peremehe haiguse vastu võitlemiseks

Allogeensed CAR-T-rakud ründavad peremeeskudesid seetõttu, et nende T-rakkude pinnal ekspresseeritud T-raku retseptorid (TCR-id) tunnevad peremeeskudedes ära alloantigeenid, vallandades seega T-raku rünnakud peremeeskudedele. Praegu jaotatakse peremeeshaiguse-peremehehaiguse ületamise strateegiad peamiselt kahte kategooriasse: üks kasutab geenide redigeerimise meetodeid T-rakkude loodusliku TCR-i ekspressiooni kõrvaldamiseks ja teine kasutab teisi rakutüüpe, mis ei põhjusta GVHD-d.

Geeni redigeerimise meetod välistab TCR-i loomuliku TCR-i ekspressiooni

Tavaliselt kasutatavate β-tüüpi T-rakkude pinnal looduslikult ekspresseeruv TCR on võti nende T-rakkude rünnaku peremeesorganismile vahendamiseks. Teadlased on välja töötanud mitmeid meetodeid, et vältida TCR ekspressiooni nende rakkude pinnal. Üks kiiremini kasvavaid meetodeid on geenide redigeerimise tehnoloogia kasutamine. Β-tüüpi T-rakkude pinnal olev TCR valgukompleks koosneb α-ahelast ja β-ahelast ning ainult üks geen kodeerib a-ahela konstantseid piirkondi. Seetõttu on T-raku retseptori alfa-ahela konstantset piirkonda (TRAC) kodeerivate geenide katkestamine otsene ja tõhus viis alfa-β-tüüpi TCR ekspressiooni vältimiseks. Selle strateegia abil loodud allogeensed CAR-T ravimeetodid on kaasatud kliinilistesse uuringutesse.

Selle strateegia eeliseks on see, et CAR-T-rakke saab toota suure hulga tervete doonorite a-tüüpi T-rakkude kasutamisel. Geenide redigeerimise tehnikaid, mida saab kasutada TRAC-i kodeerivate geenide spetsiifiliseks katkestamiseks, on mitmeid, sealhulgas tsingi sõrme nukleaas (ZFN), transkriptsiooni aktivaatoritaoline efektor-nukleaas (TALEN), MegaTAL ja CRISPR geeni redigeerimise süsteem. Viimases uuringus kasutasid teadlased raku homoloogset rekombinatsioonimehhanismi, et suunata CAR-i ekspresseeriv transgeen TRAC-geeni saiti. Selle strateegia tulemus on "kaks lindu ühe kiviga". T-rakkude loodusliku TCR-i ekspressiooni hävitamise ajal ekspresseeritakse CAR-transgeeni TRAC-geeni kohas ja see aktsepteerib loodusliku TCR-geeni promootori regulatsiooni. Loomkatsed on näidanud, et selle strateegiaga loodud CD19-sihitud CAR-T-ravil on parem vähivastane toime kui CAR-T-geenide juhuslikul sisestamisel tekkinud CAR-T-teraapial.

Geenide redigeerimise strateegiate kasutamise üks varjatud oht on geenide redigeerimise tehnoloogia sihtmärgivälise mõju potentsiaalsed riskid. Kuna peremeesorganism elimineerib allogeensed rakud lõpuks, võib selle võimaliku riski mõju olla suhteliselt väike.

Rakutüüpide kasutamine, mis vähendavad GVHD riski

Teine strateegia peremeesorganismi ründavate allogeensete CAR-T-rakkude riski vähendamiseks on rakutüüpide kasutamine, mis ei tekita GVHD-d või millel on väiksem GVHD-i tekke oht. Nende hulka kuuluvad looduslikud tapjarakud (NK-rakud), γδ-T-rakud, NK-T-rakud (T-rakud, mis ekspresseerivad NK-rakkude pinnamarkereid) ja viirusespetsiifilised mälu-T-rakud.

CAR-T-rakkude allogeense püsivuse parandamise strateegiad

Kuigi ülalnimetatud mitmed meetodid võivad vähendada allogeense CAR-T viimise ohtu patsiendi ründamiseks peremeesorganismi rünnakuks, tuleb allogeense CAR-T raviga lahendada ka teine suur probleem, see tähendab, et patsiendi immuunsussüsteem tunneb neid rakke ära "võõraste" rakkudena, põhjustades nende vastu immuunsuse hülgamist. See immuunsus hülgamine hävitab lõpuks patsiendile sisse viidud allogeensed CAR-T rakud. Patsiendi enda T-rakkude vahendatud immuunvastus võib hakata toimima kohe, kui alocar-T-ravi on sisse viidud, vähendades allocar-T-ravi efektiivsust. Seetõttu on selles valdkonnas kiireloomuline probleem, kuidas parandada allogeense CAR-T ravi kestvust. Praegune probleem selle probleemi lahendamiseks toimub järgmistes suundades:

Lümfotsüütide efektiivsem kliirens

Olemasolevad uuringud on näidanud, et imporditud CAR-T-rakkude levimisel patsientidel on vaja enne rakkude importimist kasutada keemiaravi ja muid vahendeid patsientide olemasolevate lümfotsüütide puhastamiseks, et tagada imporditud CAR-id -T proliferatiivse ruumiga rakud. Allogeensete CAR-T-rakkude puhul võib lümfotsüütide eemaldamise samm olla olulisem, sest ülejäänud peremees-T-rakud ründavad kohe "võõraid" CAR-T-rakke.

Üks praegune uurimismeetod on muuta allogeensed CAR-T-rakud resistentseks ravimite suhtes, mis puhastavad T-rakke geenide redigeerimise kaudu. Neid rakke T-rakke puhastavad ravimid ei mõjuta. Näiteks kasutab Allogeni UCART19 geenide redigeerimist geenide väljapressimiseks, mis ekspresseerivad rakkudes CD52 valku. See muudab need rakud resistentseks alemtuzumabi suhtes, mis on monoklonaalne antikeha, mis tapab T-rakke CD52-ga seondumisel. Alemtuzumabi kombineerimine keemiaraviga võimaldab tõhusamalt puhastada peremehe küpseid T-rakke ja hoida peremehe küpsed T-rakud madalal tasemel. Samal ajal võib allogeenne CAR-T ravi ikkagi toimida.

Geeni redigeerimine võib muuta ka allogeensed CAR-T-rakud T-rakke puhastavate kemoterapeutikumide suhtes resistentseks, võimaldades neil korralikult töötada keskkonnas, mis pärsib T-rakkude kasvu. Selle strateegia puuduseks on aga see, et patsientidel surutakse endogeensete T-rakkude tase väga madalale tasemele, mille tagajärjel suureneb nende nakatumise oht märkimisväärselt.

Vähendage allogeensete CAR-T-rakkude immunogeensust

Elundi siirdamise ja vereloome tüvirakkude siirdamise kogemus on näidanud, et kui doonori peamine inimese leukotsüütide antigeeni (HLA) fenotüüp sarnaneb peremehe HLA fenotüübiga, võib see siiriku immuunset hülgamist märkimisväärselt vähendada. Selle kogemuse põhjal on teoreetiliselt võimalik luua doonorraku pank, leides konkreetse HLA fenotüübiga doonori, mille hulgast saab valida doonori sobitatud doonorirakud allogeensete CAR-T rakkude genereerimiseks.

Kuna 1. klassi HLA valk on võtmemolekul, mis vahendab immuunsuse hülgamisfaktoreid. Teine strateegia on geenitehnoloogia kasutamine allogeensete CAR-T-rakkude pinnal ekspresseeritud 1. tüüpi HLA-valgu elimineerimiseks. HLA ekspressioon rakupinnal nõuab alaühikut, mida nimetatakse β2-mikroglobuliiniks. P2-mikroglobuliini geenide väljalülitamine võib takistada HLA valgu ekspressiooni raku pinnal, vähendades seeläbi nende rakkude immunogeensust.

Valige parim T-raku alamhulk

T-rakkude populatsioon sisaldab mitmeid T-rakkude alampopulatsioone, millel on erinevad funktsioonid ja fenotüübid. Erinevad T-raku alampopulatsioonid on ka väga erinevad võime poolest rünnata vähirakke ja püsivust patsientidel. Eelkliinilised uuringud on näiteks näidanud, et CD8-positiivsete ja CD4-positiivsete naiivsete T-rakkude (TN) ja keskmälu T-rakkude (TCM) toodetud CAR-T rakud on vähirakkude hävitamiseks tõhusamad. Tugevad.

Kliinilised uuringud, milles kasutatakse autoloogset CAR-T-ravi kroonilise lümfotsütaarse leukeemia ravis, on näidanud, et ise reprodutseeriva TCM-i ja tüvesarnaste mälu T-rakkude (TSCM) kvaliteet ja ekspressioonitasemed (sealhulgas PD-1, TIM3, LAG3 jne) ) on CAR-T teraapia aktiivsuse ja püsivuse olulised näitajad.

Seetõttu saab skriinimis- ja rakukultuurimeetodite täiustamisega rikastada spetsiifilisi T-rakkude alampopulatsioone, et parandada ravi kestvust. Sellega seoses võivad tervislikelt doonoritelt saadud T-rakud omada potentsiaalseid eeliseid, kuna neid pole varem ravitud, mis võivad mõjutada T-rakkude populatsiooni, ning seetõttu võivad nad pakkuda T-, TC- ja TSCM-rikkaid rakke.

Allogeense CAR-T ravi kliiniline progress

Praegu on mitmed uuritavad allogeensed CAR-T ravimeetodid alustanud kliinilisi uuringuid verevähkide ja soliidtuumorite raviks, näiteks ägeda lümfoblastilise leukeemia ja ägeda müeloidse leukeemiaga patsiendid (ALL) (vt allolevat tabelit).

2018. aasta ASH-i aastakoosolekul näitasid Allogeni välja töötatud UCART19 esialgsed kliinilised tulemused, et retsidiivse ja refraktaarse ALL-ga patsientide ravimisel saavutas UCART19 täieliku ravivastuse 82% / mittetäieliku hematoloogilise taastumise (CR / CRi) täielik vastus. UCART19 piiratud kestuse tõttu said UCART19-ravi saavad pediaatrilised patsiendid hiljem vereloome tüvirakkude siirdamise.

CAR-T ja rakuteraapia tulevik

Kasutusvalmis CAR-T ravi osas on ka tööstusel kaks erinevat seisukohta. Paljud inimesed usuvad, et see võib lahendada raske CAR-T ravi ja pika tootmistsükli valupunktid ning tuua uut lootust rohkematele patsientidele kogu maailmas. Kuid mõned eksperdid usuvad, et "kasutusvalmis" CAR-T ravi on ainult ajutine. "Otstarbekus". Lõppkokkuvõttes on see meie arusaam "autoloogse" CAR-T ravi kohta.

Lyell Immunopharma asutaja ja tegevjuht dr Rick Klausner vaatab rakuteraapia tulevikku. Riikliku vähikeskuse (NCI) endine juht tõi välja, et "kasutamiseks valmis" CAR-T-teraapiate väljatöötamise üks motivatsioon seisneb kitsaskohtades "autoloogsete" CAR-T-teraapiate loomisel. Peame siiski mõistma, et praegune CAR-T-ravi tootmise tehnoloogia pole kaugeltki veel küps. 5-10 aastat hiljem on rakuteraapiate väljatöötamine ja tootmine kindlasti tänapäevast väga erinev.

Dr Klausner mainis, et praegune rakuteraapia tootmine on aeganõudev ja töömahukas põhjus, et me ei tea, millised neist rakkudest on tõeliselt terapeutilised. Seetõttu saame T-rakke pidevalt laiendada ja loota, et astronoomiliste rakkude hulgas võib ravitava toimega rakkude arv jõuda standardini. Tulevikus, kui suudame isoleerida need raku alamrühmad, millel on raviv toime, saame vähi raviks vajalike rakkude arvu märkimisväärselt vähendada. See võib oluliselt vähendada rakkude arvu, mida meil on vaja kultiveerida, ja lühendada rakuteraapiate valmistamise aega nädalast päevadeni.

See kõlab nagu taevas ja maa, kuid kujutab endast edasiminekut. Teate, et ajastul, mil kalkulaator võtab terve maja, ei oska paljud inimesed nutitelefonide tulekut oodata. Nende kahe vahel on vaid paar aastakümmet.

MD Andersoni vähikeskuse vähimeditsiini direktor dr Patrick Hwu tõi välja erinevad rakendusvõimalused. Mõne tundlikuma vähi korral võib "kasutusvalmis" CAR-T ravi lühiajaliselt hästi töötada, nii et te ei pea liiga palju muretsema, et immuunsüsteem selle tagasi lükkab. Tahkete tuumorite puhul loodame, et T-rakud püsivad kasvaja läheduses võimalikult kaua ja "autoloogsel" CAR-T-ravil on rohkem mänguruumi.

Me peame teadma, et kuum jutt "kasutusvalmis" ja "autoloogilisest" CAR-T-teraapiast on vaid rakuteraapia jäämäe tipp. Jah, alates selle heakskiitmisest on CAR-T teraapia valdkond pälvinud palju tähelepanu ja tähelepanu. Kuid kaks eksperti tõid välja, et rakuteraapia pole ainus CAR-T ravi. Rakuteraapia, välja arvatud T-raku teraapia, on ka edasine arengusuund. Geeni- ja rakuteraapia peaks eeldatavasti biotehnoloogia tõusulaine taustal andma kogu maailmas patsientidele uusi läbimurdeid.