Nowa metoda wytwarzania komórek CAR-T bezpośrednio w organizmie zwalcza nowotwory u myszy
Terapia CAR-T zrewolucjonizowała leczenie wielu nowotworów krwi od momentu zatwierdzenia przez FDA w 2017 roku w leczeniu ostrej białaczki limfoblastycznej. Jednak klasyczna terapia z użyciem chimerowych receptorów antygenowych wymaga pozyskania od pacjenta limfocytów T, ich modyfikacji genetycznej w laboratorium i ponownego podania choremu. To kosztowny i czasochłonny proces, który trwa zwykle 2-3 tygodnie, a cena jednej terapii sięga setek tysięcy dolarów. Dodatkowo przed terapią konieczne jest zniszczenie części własnych komórek T pacjenta, co sprzyja namnażaniu zmodyfikowanych komórek, ale jednocześnie zwiększa ryzyko infekcji.
Nowe badania prowadzone przez Stanford Medicine pokazały, że możliwe jest generowanie komórek CAR-T bezpośrednio w organizmie myszy, stosując tę samą technologię, która wykorzystywana jest w szczepionkach mRNA. Dzięki podwójnej sekwencji mRNA – kodującej białko rozpoznające komórki nowotworowe oraz białko umożliwiające śledzenie zmodyfikowanych komórek w organizmie – naukowcy mogą obserwować efektywność terapii w czasie rzeczywistym.
W odróżnieniu od standardowej terapii CAR-T, wiadomości mRNA można podawać wielokrotnie, co wydłuża czas działania terapii i zwiększa jej skuteczność. U 75% myszy z chłoniakiem B-komórkowym nowotwory zostały całkowicie usunięte po kilku dawkach mRNA. Co istotne, ta metoda nie wymaga wcześniejszego zniszczenia komórek układu odpornościowego.
– Nie zaobserwowaliśmy toksyczności, nawet przy wielu podaniach – mówi prof. Katherine Ferrara, kierownik Programu Obrazowania Molekularnego w Stanford Medicine. – Teoretycznie można wielokrotnie powtarzać podania, wzmacniając efekt przeciwnowotworowy. Obecne terapie CAR-T są toksyczne, a pojedyncza infuzja często nie wystarcza do wyleczenia.
Publikacja ukazała się 10 czerwca w Proceedings of the National Academy of Sciences. Pierwszym autorem jest dr Nisi Zhang, a współautorem badań dr Ronald Levy, który pomógł zaprojektować wiadomości mRNA i przygotować modele nowotworowe.
– Wytwarzanie komórek CAR-T bezpośrednio w organizmie, zamiast poza nim, znacząco zwiększy dostępność tej terapii i poprawi jej bezpieczeństwo – podkreśla Levy.
Jak powstaje „wewnętrzny zabójca nowotworów”
Komórki CAR-T tworzy się w laboratorium, modyfikując genetycznie limfocyty T pobrane od pacjenta tak, by rozpoznawały białko CD19 obecne na komórkach B. Nadmierny rozrost tych komórek leży u podłoża wielu nowotworów krwi, w tym chłoniaków i białaczek.
Zhang i Ferrara wykorzystali mikroskopijne, lipidowe nanocząsteczki do zamknięcia mRNA kodującego receptor dla CD19 oraz zmodyfikowane białko typowe dla komórek raka prostaty, służące do śledzenia zmodyfikowanych komórek za pomocą tomografii PET.
Powierzchnia nanocząsteczek została pokryta przeciwciałem rozpoznającym białko CD5, obecne głównie na komórkach T. Po związaniu z komórką T nanocząsteczka zostaje wchłonięta, rozpuszcza się, uwalniając mRNA, które następnie jest tłumaczone na białka.
W przeciwieństwie do szczepionek mRNA, które są pochłaniane niespecyficznie, tutaj nanocząsteczki celują wyłącznie w limfocyty T. Po dodaniu ich do hodowli komórek T myszy, 11% komórek zaczęło w ciągu 24 godzin produkować receptor CD19 i skutecznie niszczyły komórki B.
Podanie ich myszom z chłoniakiem umożliwiło śledzenie na bieżąco powstawania CAR-T in situ oraz ich migracji do miejsc nowotworów.
– Możemy wygenerować odpowiednią liczbę komórek CAR-T in vivo i widzimy, że te komórki infiltrują nowotwory po kolejnych dawkach – mówi Zhang. Liczba wytworzonych komórek (ok. 3 milionów na zwierzę) odpowiada dawkom stosowanym w terapii u ludzi.
Eliminacja nowotworów
Nowo powstałe komórki CAR-T były wyjątkowo skuteczne: u 6 z 8 myszy nowotwory zostały całkowicie usunięte po 60 dniach, a u pozostałych wzrost guza został zahamowany.
Choć metoda nie była jeszcze testowana u ludzi, w badaniach na myszach okazała się bezpieczna.
– Nie wykryliśmy żadnych oznak toksyczności, nawet po 18 dawkach – podkreśla Zhang. – Uzyskaliśmy 75% przeżyć wolnych od nowotworu.
Naukowcy liczą, że technika in situ uczyni terapię CAR-T szybszą, tańszą, lepiej tolerowaną i skuteczniejszą niż obecnie stosowana. Kluczowe będzie także możliwość śledzenia zmodyfikowanych komórek w czasie rzeczywistym.
– Te narzędzia obrazowe pozwalają precyzyjnie ocenić, co dzieje się w organizmie pacjenta – dodaje Zhang. – Dzięki nim możemy monitorować zarówno produkcję CAR-T, jak i ich skuteczność w zwalczaniu nowotworów.
Obecnie badacze analizują, czy technika sprawdzi się również w leczeniu guzów litych – celu, który dotąd pozostaje poza zasięgiem terapii CAR-T.
– Połączenie skuteczności i bezpieczeństwa, jakie uzyskaliśmy u myszy, jest obiecujące – mówi Ferrara. – Co więcej, metoda obrazowania może być łatwo przeniesiona na ludzi i pomoże monitorować ewentualne niepożądane działania terapii.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2504950122
