Bruksklar CAR-T-terapi: en hensiktsmessig eller en reell fremtid?

Siden CAR-T-terapi ble først godkjent i 2017, har gjennombruddet i preklinisk og klinisk utvikling av denne gjennombruddsterapien hatt en eksplosiv vekst. På ASH årsmøte i fjor viste CAR-T-terapien utviklet av Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma, og mange kinesiske biomedisinske selskaper fantastiske data. I år er det mer sannsynlig at mer enn to CAR-T-behandlingsformer vil bli godkjent av FDA, og antallet godkjente behandlingsformer vil dobles.

Selv om den godkjente CAR-T-behandlingen har vist en utmerket og langvarig effekt i behandlingen av blodkreft, står det derimot for mange utfordringer. Den for øyeblikket godkjente CAR-T-terapien er en autolog CAR-T-terapi, noe som betyr at leger må skaffe T-celler fra pasienter og uttrykke den kimære antigenreseptoren mot kreftantigener på overflaten av T-celler ved genteknologi in vitro. (CAR), og deretter returneres de spredte cellene til pasienten. Denne kjedelige produksjonsprosessen kan ta opptil 3 uker og er kostbar. Noen pasienter klarer ikke å skaffe nok T-celler på grunn av deres helse, forbehandling og andre årsaker, noe som gjør at de ikke kan dra nytte av denne gjennombruddsteknologien.

Innhenting av celler fra sunne givere for å lage allogene CAR-T-celler har potensial til å møte disse utfordringene som autologe CAR-T-celler står overfor. På begynnelsen av det nye året ga en anmeldelse publisert i Nature Reviews Drug Discovery en grundig oversikt over utviklingsstatusen for "klar til bruk" allogen CAR-T-terapi.

Fordeler og utfordringer med allogene CAR-T-celler

Produksjonsprosessen av allogene CAR-T-celler begynner med T-celler eller andre celletyper oppnådd fra sunne givere. Etter at disse cellene er genetisk konstruert for å uttrykke CAR som kan målrette kreftceller på celleoverflaten, gjennomgår de videre behandling. Genredigering reduserer risikoen for at allogene CAR-T-celler angriper verten og muligheten for at vertsceller avviser allogene CAR-T-celler. Disse cellene dyrkes, formeres, renses og fordeles deretter til produkter som kan brukes når som helst og lagres frosne.

Fordelene med denne CAR-T-terapien er:

Et stort antall CAR-T-celler kan genereres fra celler levert fra en enkelt sunn giver, som tilfredsstiller behovene til et stort antall pasienter. For eksempel sier Allogene, som er opptatt av å utvikle allogene CAR-T-celler, at celler oppnådd fra en sunn giver kan brukes som en CAR-T-terapi for 100 kreftpasienter.

Disse cellene er blitt generert og frosset på lager, og pasienter som må behandles trenger bare å tine stamterapien for å få øyeblikkelig behandling, noe som eliminerer forsinkelsene i fremstillingsprosessen for autolog CAR-T-terapi.

I tillegg kan kreftpasienter vanligvis ikke motta flere CAR-T-behandlinger på grunn av begrensningen i antall egne T-celler. Den allogene CAR-T-behandlingen kan lettere behandle pasienter gjentatte ganger, og endre antigenet som er målrettet av CAR-T-behandlingen for å overvinne motstanden mot CAR-T-terapien.

Imidlertid må utviklingen av allogen CAR-T-terapi også møte to unike utfordringer: For det første kan allogene celler introdusert i pasienten angripe verten, noe som fører til livstruende graft-versus-host-sykdom (GVHD); og allogene celler kan raskt bli gjenkjent og eliminert av vertsens immunceller, noe som begrenser deres antitumoraktivitet.

Strategier for å adressere graft kontra vertsykdom

Årsaken til at allogene CAR-T-celler angriper vertsvev er fordi T-cellereseptorene (TCR-er) uttrykt på overflaten av disse T-celler kan gjenkjenne alloantigener på vertsvevet, og dermed utløse T-celleangrep på vertsvevet. For tiden er strategier for å overvinne graft-versus-host-sykdom hovedsakelig delt inn i to kategorier: den ene bruker genredigeringsmetoder for å eliminere naturlig TCR-uttrykk på T-celler, og den andre bruker andre celletyper som ikke forårsaker GVHD.

Genredigeringsmetode eliminerer TCR naturlig TCR-uttrykk

TCR naturlig uttrykt på overflaten av ofte brukte αβ-type T-celler er nøkkelen til å formidle angrepet av disse T-cellene på verten. Forskere har utviklet flere metoder for å forhindre TCR-uttrykk på overflaten av disse cellene. En av de raskest voksende metodene er bruken av genredigerings-teknologi. TCR-proteinkomplekset på overflaten av a-type T-celler er sammensatt av en α-kjede og en β-kjede, og bare ett gen koder for de konstante regionene i a-kjeden. Derfor er å forstyrre gener som koder for T-cellreseptor-alfa-kjedekonstantregion (TRAC), en direkte og effektiv måte å forhindre uttrykk for alfa-B-type TCR. Allogene CAR-T-terapier generert ved bruk av denne strategien har deltatt i kliniske studier.

Fordelen med denne strategien er at CAR-T-celler kan produseres ved bruk av et stort antall a-type T-celler i sunne givere som råvarer. Det finnes en rekke genredigeringsmetoder som kan brukes til spesifikt å forstyrre gener som koder for TRAC, inkludert sink finger nuclease (ZFN), transkripsjonsaktivatorlignende effektor nuclease (TALEN), MegaTAL og CRISPR genredigeringssystem. I den siste studien brukte forskerne cellens homologe rekombinasjonsmekanisme for å dirigere CAR-uttrykkende transgen til TRAC-genstedet. Denne strategien har effekten av "to fugler med en stein". Mens det naturlige TCR-ekspresjonen av T-celler ødelegges, uttrykkes CAR-transgenet på TRAC-genstedet og aksepterer reguleringen av den naturlige TCR-genpromotoren. Dyreforsøk har vist at CD19-målrettet CAR-T-terapi generert av denne strategien har bedre anti-kreftaktivitet enn CAR-T-terapi generert ved tilfeldig innsetting av CAR-transgener.

En skjult fare for å bruke genredigeringsstrategier er den potensielle risikoen for effekter utenfor målredigeringsteknologi utenfor målet. Siden allogene celler til slutt elimineres av verten, kan virkningen av denne potensielle risikoen være relativt lav.

Bruk av celletyper som reduserer GVHD-risiko

En annen strategi for å redusere risikoen for at allogene CAR-T-celler angriper verten er å bruke celletyper som ikke produserer GVHD eller har lavere risiko for å produsere GVHD. De inkluderer naturlige killerceller (NK-celler), γδ T-celler, NK T-celler (T-celler som uttrykker NK-celleoverflatemarkører), og virusspesifikke minne-T-celler.

Strategier for å forbedre den allogene CAR-T-celleutholdenheten

Selv om de ovennevnte multiple metodene kan redusere risikoen for at allogen CAR-T blir introdusert i pasienten for å angripe verten, trenger allogen CAR-T-terapi også å løse en annen stor utfordring, det vil si at pasientens immunsystem vil kjenne igjen disse cellene som "utenlandske" celler, noe som forårsaker en immun avvisning mot dem. Denne immunavstøtningen vil til slutt ødelegge allogene CAR-T-celler introdusert i pasienten. Immunresponsen mediert av pasientens egne T-celler kan begynne å virke så snart allocar-T-terapien er introdusert, noe som reduserer effektiviteten til allocar-T-behandlingen. Hvordan forbedre holdbarheten til allogen CAR-T-terapi er derfor et presserende problem på dette feltet. Den nåværende forskningen for å løse dette problemet er i følgende retninger:

Mer effektiv lymfocytt clearance

Eksisterende forskning har vist at for å tillate de importerte CAR-T-cellene å spre seg hos pasienter, er det nødvendig å bruke cellegift og andre midler for å fjerne de eksisterende lymfocytter i pasientene før cellene importeres, for å gi den importerte CAR -T-celler med proliferativ plass. For allogene CAR-T-celler kan trinnet med fjerning av lymfocytter være viktigere, fordi de gjenværende verts-T-celler umiddelbart angriper de "fremmede" CAR-T-celler.

En aktuell forskningsmetode er å gjøre allogene CAR-T-celler resistente mot medisiner som tømmer T-celler gjennom genredigering, og disse cellene vil ikke bli påvirket av medisiner som tømmer T-celler. For eksempel bruker Allogenes UCART19 genredigering for å slå ut gener som uttrykker CD52-proteinet i celler. Dette gjør disse cellene resistente mot alemtuzumab, et monoklonalt antistoff som dreper T-celler ved å binde seg til CD52. Ved å kombinere alemtuzumab med cellegift kan det være mer effektivt å fjerne vertens modne T-celler og holde vertens modne T-celler på lave nivåer. Samtidig kan allogen CAR-T-behandling fortsatt fungere.

Genredigering kan også gjøre allogene CAR-T-celler motstandsdyktige mot kjemoterapeutika som renser T-celler, slik at de kan fungere ordentlig i et miljø som hemmer T-cellevekst. Ulempen med denne strategien er imidlertid at nivået av endogene T-celler hos pasienter undertrykkes til et veldig lavt nivå, noe som resulterer i en betydelig økt risiko for infeksjon.

Reduser immunogenisiteten til allogene CAR-T-celler

Erfaring med organtransplantasjon og hematopoietisk stamcelletransplantasjon har vist at hvis giverens viktigste humane leukocyttantigen (HLA) -fenotype ligner på vertenes HLA-fenotype, kan det redusere immunavstøtningen av transplantatet betydelig. Basert på denne erfaringen er det teoretisk mulig å konstruere en donorcellebank ved å oppdage en giver med en spesifikk HLA-fenotype, fra hvilken giver-matchede donorceller kan velges for å generere allogene CAR-T-celler.

Fordi klasse 1 HLA-protein er et nøkkelmolekyl som medierer immunavstøtningsfaktorer. En annen strategi er å bruke genteknologi for å eliminere HLA-protein type 1 uttrykt på overflaten av allogene CAR-T-celler. Uttrykket av HLA på celleoverflaten krever en underenhet kalt β2-mikroglobulin. Genutslag av β2-mikroglobulin kan forhindre ekspresjon av HLA-protein på celleoverflaten og derved redusere immunogenisiteten til disse cellene.

Velg den beste T-celle undergruppen

T-cellepopulasjonen inneholder flere T-celle-subpopulasjoner med forskjellige funksjoner og fenotyper. Ulike underpopulasjoner av T-celler er også veldig forskjellige i deres evne til å angripe kreftceller og utholdenhet hos pasienter. For eksempel har prekliniske studier vist at CAR-T-celler produsert av CD8-positive og CD4-positive naive T-celler (TN) og sentralminne-T-celler (TCM) er mer effektive til å drepe kreftceller som er sterke.

Kliniske studier som benyttet autolog CAR-T-terapi for kronisk lymfocytisk leukemi, har vist at kvaliteten på TCM og stamlignende hukommelse T-celler (TSCM) med selvrepliserende evne, og ekspresjonsnivåer (inkludert PD-1, TIM3, LAG3, etc.) ) er viktige indikatorer på CAR-T-terapivirksomhet og utholdenhet.

Ved å forbedre screening- og cellekulturteknikker kan derfor spesifikke T-celle-underpopulasjoner anrikes for å forbedre holdbarheten til terapien. I denne forbindelse kan T-celler oppnådd fra sunne givere ha potensielle fordeler fordi de ikke har blitt behandlet med tidligere behandlingsformer som kan påvirke T-cellepopulasjonen, og derfor kan gi T-celler som er rike på TN, TCM og TSCM.

Klinisk fremgang med allogen CAR-T-terapi

For øyeblikket har en rekke allogene CAR-T-behandlinger som er undersøkt deltatt i kliniske studier for å behandle blodkreft og solide svulster som pasienter med akutt lymfoblastisk leukemi og akutt myeloide leukemi (ALL) (se tabellen nedenfor).

På ASH årsmøte i 2018 viste de foreløpige kliniske resultatene av UCART19 utviklet av Allogene at når behandling av pasienter med tilbakefall og ildfast ALL, nådde UCART19 et fullstendig svar på 82% / fullstendig svar på ufullstendig hematologisk bedring (CR / CRi). På grunn av den begrensede varigheten av UCART19 hos pasienter, fikk pediatriske pasienter som fikk UCART19 deretter hematopoietisk stamcelletransplantasjon.

Framtiden for CAR-T og celleterapi

Når det gjelder "klar til bruk" CAR-T-terapi, har bransjen også to forskjellige synspunkter. Mange tror at det kan løse smertepunktene ved vanskelig CAR-T-terapi og lang produksjonssyklus, og gi nytt håp for flere pasienter rundt om i verden. Men noen eksperter mener at "bruksklar" CAR-T-terapi bare er midlertidig. "Expedience". I den endelige analysen er det vår innsikt om "autolog" CAR-T-terapi.

Dr. Rick Klausner, grunnlegger og administrerende direktør i Lyell Immunopharma, ser på fremtiden for celleterapi. Den tidligere sjefen for National Cancer Center (NCI) påpekte at en av motivasjonene for utviklingen av "klare til bruk" CAR-T-terapier ligger i flaskehalsene når det gjelder å lage "autologe" CAR-T-terapier. Vi må imidlertid innse at den nåværende teknologien for produksjon av CAR-T-terapi langt fra er moden. 5-10 år senere er utviklingen og produksjonen av celleterapier helt sikkert annerledes enn i dag.

Dr. Klausner nevnte at grunnen til at nåværende celleterapiproduksjon er tidkrevende og arbeidskrevende er at vi ikke vet hvilke av disse cellene som virkelig er terapeutiske. Derfor kan vi bare kontinuerlig utvide T-celler, og håpe at blant de astronomiske cellene kan antall celler med kurativ effekt nå standarden. I fremtiden, hvis vi kan isolere de undergruppene av celler som har helbredende effekter, kan vi redusere antallet celler som er nødvendige for å behandle kreft. Dette kan redusere antallet celler vi trenger for å dyrke, og forkorte produksjonstiden for celleterapier fra uker til dager.

Dette høres ut som himmel og jord, men det representerer en vei videre. Du vet, i en tid der en kalkulator tar opp et helt hus, er det ikke mange som kan forvente at smarttelefoner kommer. Det er bare noen tiår mellom de to.

MD Anderson Cancer Center's direktør for kreftmedisin, Dr. Patrick Hwu, påpekte forskjellige søknadsmuligheter. For noen mer følsomme kreftformer, "bruksklar" CAR-T-terapi kan fungere bra på kort sikt, slik at du ikke trenger å bekymre deg for mye om at den blir avvist av immunforsvaret. For solide svulster håper vi at T-celler holder seg i nærheten av svulsten så lenge som mulig, og den "autologe" CAR-T-terapien vil ha mer spillerom.

Vi må vite at den hete samtalen om "klar til bruk" og "autolog" CAR-T-terapi bare er toppen av isfjellet i celleterapi. Ja, siden godkjenningen har feltet CAR-T-terapi fått mye oppmerksomhet og oppmerksomhet. Men to eksperter påpekte at celleterapi ikke er den eneste CAR-T-terapien. Celleterapi annet enn T-celleterapi er også den fremtidige utviklingsretningen. Gen- og cellebehandling forventes å gi nye gjennombrudd til pasienter rundt om i verden under tidevannet av bioteknologi.