Nový přístup v terapii CAR T buňkami: Vývoj léčby přímo v těle pacienta
V nedávné studii byl představen promyšlený systém na bázi technologie CRISPR, který umožňuje vytváření CAR T buněk přímo v těle (in vivo), na rozdíl od standardního postupu mimo tělo (in vitro). Tento nový přístup prokázal vyšší účinnost u tří typů nádorových onemocnění, včetně solidního tumoru.
Současná terapie CAR T buňkami představuje významný pokrok v onkologii. T buňky, klíčové složky adaptivního imunitního systému, by v ideálním případě měly být schopny eliminovat rakovinné buňky. V mnoha případech však T buňky buď nádorové buňky nerozpoznají jako abnormální, nebo jsou potlačeny mikroprostředím nádoru. Terapie CAR T buňkami tuto překážku obchází genetickou úpravou T buněk, aby exprimovaly umělý receptor – takzvaný chimérický antigenní receptor (CAR) – který je „instruuje“ k napadení rakovinných buněk exprimujících specifický cílový protein. V současnosti je sedm takových terapií schváleno americkým úřadem FDA a mohou vyvolat trvalé remise u pacientů s krevními nádory, kteří neměli jiné možnosti léčby. Standardní proces však zahrnuje extrakci T buněk od pacienta, jejich transport do specializovaného zařízení, zavedení genu pro CAR pomocí retrovirového nebo lentivirového vektoru, následnou expanzi buněk v kultuře a jejich infuzi zpět do pacienta. Tento proces trvá tři až pět týdnů, jeho náklady dosahují stovek tisíc dolarů na léčbu a kvalita výsledků je proměnlivá; často se buňky nedostatečně expandují. Kromě finanční náročnosti může doba čekání pro pacienty představovat riziko.
V nové studii publikované v časopise Nature, skupina vědců z University of California San Francisco oznámila, že zcela opustila standardní proces vytvářením CAR T buněk přímo v těle. Předchozí studie z roku 2017 demonstrovala systém pro přesné štěpení DNA na bázi CRISPR, který v kombinaci se šablonou pro opravu DNA může být použit k vložení sekvence CAR na specifické místo v genomu T buňky: do lokusu TRAC (T cell receptor alpha constant). Vložení genu CAR do tohoto místa má několik důležitých výhod, jako je přesnější regulace exprese, což zpomaluje vyčerpání T buněk. Dosud však tento systém nebyl nasazen in vivo.
Autoři studie dosáhli tohoto cíle pomocí dvou systémů doručení. První část využívá obalované transportní částice (EDV), což jsou virové strukturní proteiny upravené do podoby částic podobných virům. EDV doručily komplex CRISPR pro cílení a štěpení. Druhý systém, založený na aden asociovaném viru (AAV), doručil gen CAR, ohraničený sekvencemi odpovídajícími oblastem po obou stranách štěpu vytvořeného CRISPRem. Když vlastní aparát buňky pro opravu DNA opraví zlom vyvolaný CRISPRem, použije šablonu dodanou AAV, čímž je gen CAR precizně vložen do lokusu TRAC. Po otestování konceptu in vitro, vědci naimplantovali imunodeficitním myším směs lidských imunitních buněk, včetně T buněk, B buněk a monocytů (periferní mononukleární buňky, PBMCs). Následně myši obdržely intravenózní injekci kombinace EDV a AAV, která nesla CD19-CAR. Dva týdny poté byly odebrány sleziny. Tým zjistil, že v slezině byly přítomny TRAC-CAR T buňky a že u těchto myší došlo ke snížení počtu B buněk exprimujících CD19, což prokázalo, že CAR T buňky skutečně zabíjely své cíle. Po několika optimalizačních krocích dosáhl tým vysokých úrovní transfekce bez známek systémového zánětu. Fenotypické údaje naznačily, že buňky byly nejen přítomny, ale také funkční, proliferovaly a udržovaly si profil podobný paměťovým buňkám. Autoři uvádí, že se jedná o první cílenou integraci velkého DNA nákladu do primárních lidských T buněk v živém organismu.
Následně tým otestoval účinnost svého vynálezu na myších s agresivní leukémií. Tři dny po naočkování leukémie byly myším injikovány lidské PBMC a den poté byla podána experimentální terapie. Tento postup byl opakován se čtyřmi nezávislými dárci PBMC k posouzení reprodukovatelnosti. Osmnáct z dvaceti myší dosáhlo kompletní odpovědi (úplná eliminace nádoru) napříč všemi čtyřmi dárci. Tým poté porovnal svůj design s konkurenčním přístupem: lentivirovým designem pro generování CAR T buněk in vivo, který je v současné době v klinických studiích fáze I. TRAC-CAR T in vivo terapie výrazně překonala ostatní přístupy, přičemž šest z šesti myší dosáhlo kompletní odpovědi. In vivo TRAC-CART T buňky expandovaly mnohonásobně rychleji než in vivo lentivirové CAR T buňky a vykazovaly vyšší a jednotnější expresi CAR. Autoři naznačují, že to je přímý důsledek náhodné integrace (přístup LLV) ve srovnání s integrací specifickou pro dané místo v jediném regulovaném lokusu (přístup TRAC-CAR T). Justin Eyquem, Ph.D., docent medicíny na UCSF a hlavní autor nové práce, uvedl, že buňky generované in vivo vypadaly lépe než ty, které byly vyráběny v laboratoři. Předpokládá, že buňky odebrané z těla a pěstované v laboratoři ztrácejí část své kmenovosti a proliferační kapacity, což se v tomto novém přístupu neděje.
Tým následně vyzkoušel svůj systém na mnohočetném myelomu, jiném typu nádoru s odlišným CAR antigenem. I zde léčba vedla ke kompletní odpovědi u všech osmi myší. Poslední test byl proveden proti sarkomu. Léčba solidních nádorů je pro terapii CAR T buňkami mnohem obtížnější kvůli špatné infiltraci T buněk, imunosupresivnímu mikroprostředí nádoru a heterogenitě antigenu. Navzdory tomu, u jednoho ze dvou dárců, pět ze šesti myší dosáhlo kompletní odpovědi. U druhého dárce však pouze tři z osmi, což naznačuje, že variabilita dárce zůstává výzvou.
Potenciální implikace tohoto výzkumu by mohly zahrnovat dramatické snížení nákladů, eliminaci čekacích dob a potenciální umožnění komunitním nemocnicím, nikoli pouze hlavním onkologickým centrům, nabízet tyto život zachraňující terapie. Takový posun by mohl vést k výraznější demokratizaci přístupu k terapii CAR T buňkami.