Klar til brug CAR-T-terapi: en hensigtsmæssig eller en reel fremtid?

Siden CAR-T-terapi blev først godkendt i 2017, har gennembrudet i præklinisk og klinisk udvikling af denne gennembrudsterapi oplevet en eksplosiv vækst. På ASH's årlige møde sidste år viste CAR-T-terapien udviklet af Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma og mange kinesiske biomedicinske virksomheder fantastiske data. I år er det mere sandsynligt, at mere end to CAR-T-behandlinger vil blive godkendt af FDA, og antallet af godkendte behandlingsformer fordobles.

Selv om den godkendte CAR-T-terapi har vist en fremragende og langvarig virkning i behandlingen af blodkræft, står dens promovering for mange udfordringer. Den i øjeblikket godkendte CAR-T-terapi er en autolog CAR-T-terapi, hvilket betyder, at læger har brug for at få T-celler fra patienter og udtrykke den kimære antigenreceptor mod kræftantigener på overfladen af T-celler ved genteknologi in vitro. (CAR), og derefter returneres de prolifererede celler til patienten. Denne kedelige produktionsproces kan tage op til 3 uger og er kostbar. Nogle patienter er ikke i stand til at give nok T-celler på grund af deres helbred, forbehandling og andre årsager, hvilket gør dem ude af stand til at drage fordel af denne gennembrudsteknologi.

At få celler fra sunde donorer til at fremstille allogene CAR-T-celler har potentialet til at tackle disse udfordringer, som autologe CAR-T-celler står overfor. I begyndelsen af det nye år leverede en gennemgang, der blev offentliggjort i Nature Reviews Drug Discovery, en grundig opgørelse over udviklingsstatus for "klar til brug" allogen CAR-T-terapi.

Fordele og udfordringer ved allogene CAR-T-celler

Fremstillingsprocessen af allogene CAR-T-celler begynder med T-celler eller andre celletyper opnået fra sunde donorer. Når disse celler er genetisk konstrueret til at udtrykke CAR, der kan målrette kræftceller på celleoverfladen, gennemgår de yderligere behandling. Genredigering reducerer risikoen for, at allogene CAR-T-celler angriber værten, og muligheden for, at værtsceller afviser allogene CAR-T-celler. Disse celler dyrkes, formeres, oprenses og fordeles derefter til produkter, der kan bruges til enhver tid og opbevares frosne.

Fordelene ved denne CAR-T-terapi er:

Et stort antal CAR-T-celler kan genereres fra celler leveret fra en enkelt sund donor, der imødekommer et stort antal patients behov. For eksempel siger Allogen, der er forpligtet til at udvikle allogene CAR-T-celler, at celler, der er opnået fra en sund donor, kunne bruges som en CAR-T-terapi for 100 kræftpatienter.

Disse celler er blevet genereret og frosset på lager, og patienter, der skal behandles, behøver kun optø stamapeterapien for at modtage øjeblikkelig behandling, hvilket eliminerer forsinkelserne i fremstillingsprocessen for autolog CAR-T-terapi.

Derudover kan kræftpatienter normalt ikke modtage flere CAR-T-behandlinger på grund af begrænsningen af antallet af deres egne T-celler. Den allogene CAR-T-terapi kan lettere behandle patienter gentagne gange og ændre antigenet, der er målrettet ved CAR-T-terapien, for at overvinde modstanden mod CAR-T-behandlingen.

Imidlertid skal udviklingen af allogen CAR-T-behandling også møde to unikke udfordringer: For det første kan de allogene celler, der indføres i patienten, angribe værten, hvilket fører til livstruende graft-mod-vært-sygdom (GVHD); og allogene celler kan hurtigt genkendes og elimineres af værtens immunceller, hvilket begrænser deres antitumoraktivitet.

Strategier til adressering af transplantat versus værtssygdom

Årsagen til, at allogene CAR-T-celler angriber værtsvæv, er fordi T-celleceptorerne (TCR'er) udtrykt på overfladen af disse T-celler kan genkende alloantigener på værtsvævet og således udløse T-celleangreb på værtsvævet. På nuværende tidspunkt er strategier til at overvinde graft-mod-vært-sygdom hovedsageligt opdelt i to kategorier: den ene bruger genredigeringsmetoder for at eliminere naturlig TCR-ekspression på T-celler, og den anden bruger andre celletyper, der ikke forårsager GVHD.

Genredigeringsmetode eliminerer TCR's naturlige TCR-ekspression

TCR, der naturligt udtrykkes på overfladen af almindeligt anvendte a-type T-celler, er nøglen til at formidle angrebet af disse T-celler på værten. Forskere har udviklet flere metoder til at forhindre TCR-ekspression på overfladen af disse celler. En af de hurtigst voksende metoder er brugen af genredigeringsteknologi. TCR-proteinkomplekset på overfladen af a-type T-celler er sammensat af en a-kæde og en ß-kæde, og kun et gen koder for de konstante regioner i a-kæden. Derfor er forstyrrelse af gener, der koder for T-cellereceptor-alfa-kædekonstantregion (TRAC), en direkte og effektiv måde at forhindre ekspression af alfa-B-type TCR. Allogene CAR-T-terapier genereret ved hjælp af denne strategi er indgået i kliniske forsøg.

Fordelen ved denne strategi er, at CAR-T-celler kan fremstilles ved hjælp af et stort antal a-type T-celler i sunde donorer som råmaterialer. Der er en række genredigeringsmetoder, der kan bruges til specifikt at forstyrre gener, der koder for TRAC, herunder zinkfingernuklease (ZFN), transkriptionsaktivatorlignende effektornuklease (TALEN), MegaTAL og CRISPR-genredigeringssystem. I den seneste undersøgelse brugte forskerne cellens homologe rekombinationsmekanisme til at dirigere det CAR-udtrykkende transgen til TRAC-genstedet. Denne strategi har virkningen af "to fugle med en sten". Mens den naturlige TCR-ekspression af T-celler ødelægges, udtrykkes CAR-transgenet på TRAC-genstedet og accepterer reguleringen af den naturlige TCR-genpromotor. Dyreforsøg har vist, at CD19-målrettet CAR-T-terapi genereret ved denne strategi har bedre anti-kræftaktivitet end CAR-T-terapi genereret ved tilfældig indsættelse af CAR-transgener.

En skjult fare for at bruge genredigeringsstrategier er de potentielle risici for effekter uden for mål af genredigerings-teknologi. Da allogene celler imidlertid til sidst elimineres af værten, kan virkningen af denne potentielle risiko være relativt lav.

Brug af celletyper, der reducerer GVHD-risikoen

En anden strategi til at reducere risikoen for, at allogene CAR-T-celler angriber værten, er at bruge celletyper, der ikke producerer GVHD eller har en lavere risiko for at producere GVHD. De inkluderer naturlige dræberceller (NK-celler), γδ T-celler, NK T-celler (T-celler, der udtrykker NK-celleoverflademarkører) og virusspecifik hukommelse-T-celler.

Strategier til forbedring af den allogene CAR-T-cellepersistens

Selvom de ovennævnte multiple metoder kan reducere risikoen for, at allogen CAR-T indføres i patienten for at angribe værten, er allogen CAR-T-terapi også nødt til at løse en anden større udfordring, det vil sige, at patientens immunsystem genkender disse celler som "fremmede" celler, hvilket forårsager en immunafvisning mod dem. Denne immunafstødelse vil til sidst ødelægge allogene CAR-T-celler, der indføres i patienten. Immunresponset medieret af patientens egne T-celler kan begynde at arbejde, så snart allocar-T-behandlingen er indført, hvilket reducerer effektiviteten af allocar-T-behandlingen. Hvordan man forbedrer holdbarheden af allogen CAR-T-terapi er derfor et presserende problem på dette område. Den aktuelle forskning for at løse dette problem er i følgende retninger:

Mere effektiv lymfocyt-clearance

Eksisterende forskning har vist, at for at lade de importerede CAR-T-celler spredes hos patienter, er det nødvendigt at anvende kemoterapi og andre midler til at fjerne de eksisterende lymfocytter hos patienterne, før cellerne importeres, for at tilvejebringe den importerede CAR -T-celler med proliferativ plads. For allogene CAR-T-celler kan trinnet til fjernelse af lymfocytter være mere vigtigt, fordi de resterende vært-T-celler straks angriber de "fremmede" CAR-T-celler.

En nuværende forskningsmetode er at gøre allogene CAR-T-celler resistente over for medikamenter, der renser T-celler gennem genredigering, og disse celler vil ikke blive påvirket af medikamenter, der renser T-celler. For eksempel bruger Allogenes UCART19 genredigering til at slå gener ud, der udtrykker CD52-proteinet i celler. Dette gør disse celler resistente over for alemtuzumab, et monoklonalt antistof, der dræber T-celler ved at binde til CD52. Kombination af alemtuzumab med kemoterapi kan mere effektivt rydde værtens modne T-celler og opretholde værtens modne T-celler på lave niveauer. På samme tid kan allogen CAR-T-behandling stadig fungere.

Genredigering kan også gøre allogene CAR-T-celler resistente over for kemoterapeutika, der renser T-celler, så de kan arbejde ordentligt i et miljø, der hæmmer T-cellevækst. Ulempen med denne strategi er imidlertid, at niveauet af endogene T-celler hos patienter undertrykkes til et meget lavt niveau, hvilket resulterer i en markant øget risiko for deres infektion.

Reducer immunogeniciteten af allogene CAR-T-celler

Erfaring med organtransplantation og hæmatopoietisk stamcelletransplantation har vist, at hvis donorens vigtigste humane leukocytantigen (HLA) fænotype ligner værtens HLA-fænotype, kan det markant reducere immunafstødning af transplantatet. Baseret på denne erfaring er det teoretisk muligt at konstruere en donorcellebank ved at opdage en donor med en specifik HLA-fænotype, hvorfra donor-matchede donorceller kan vælges til at generere allogene CAR-T-celler.

Fordi klasse 1 HLA-protein er et nøglemolekyle, der medierer immunafstødelsesfaktorer. En anden strategi er at anvende genteknologi til at eliminere type 1 HLA-protein udtrykt på overfladen af allogene CAR-T-celler. Ekspression af HLA på celleoverfladen kræver en underenhed kaldet β2-mikroglobulin. Gen-knockout af β2-mikroglobulin kan forhindre ekspression af HLA-protein på celleoverfladen og derved reducere immunogeniciteten af disse celler.

Vælg det bedste T-celleundersæt

T-cellepopulationen indeholder flere T-celleunderpopulationer med forskellige funktioner og fænotyper. Forskellige T-celle subpopulationer er også meget forskellige i deres evne til at angribe kræftceller og persistens hos patienter. For eksempel har prækliniske studier vist, at CAR-T-celler produceret af CD8-positive og CD4-positive naive T-celler (TN) og central hukommelse T-celler (TCM) er mere effektive til at dræbe kræftceller stærk.

Kliniske studier, der anvender autolog CAR-T-terapi til kronisk lymfocytisk leukæmi, har vist, at kvaliteten af TCM og stamlignende hukommelse-T-celler (TSCM) med selvreplikerende evne og ekspressionsniveauer (inklusive PD-1, TIM3, LAG3 osv.) ) er vigtige indikatorer for CAR-T-terapeutisk aktivitet og vedholdenhed.

Ved at forbedre screening og cellekulturteknikker kan derfor specifikke T-celle-subpopulationer beriges for at forbedre holdbarheden af terapien. I denne forbindelse kan T-celler opnået fra sunde donorer have potentielle fordele, fordi de ikke er blevet behandlet med tidligere behandlingsformer, der kan påvirke T-cellepopulationen, og derfor kan tilvejebringe T-celler, der er rige på TN, TCM og TSCM.

Klinisk udvikling af allogen CAR-T-terapi

For tiden er en række allogene CAR-T-behandlinger, der er undersøgt, indledt i kliniske forsøg for at behandle blodcancer og faste tumorer, såsom patienter med akut lymfoblastisk leukæmi og akut myeloide leukæmi (ALLE) (se tabellen nedenfor).

På ASH-årsmødet i 2018 viste de foreløbige kliniske resultater af UCART19 udviklet af Allogene, at når behandling af patienter med tilbagefaldende og refraktær ALL, nåede UCART19 et komplet svar på 82% / komplet respons på ufuldstændig hæmatologisk opsving (CR / CRi). På grund af den begrænsede varighed af UCART19 hos patienter, fik pædiatriske patienter, der fik UCART19, efterfølgende hæmatopoietisk stamcelletransplantation.

Fremtiden for CAR-T og celleterapi

Med hensyn til "klar til brug" CAR-T-terapi har branchen også to forskellige synspunkter. Mange mennesker tror, at det kan løse smertepunkterne ved vanskelig CAR-T-terapi og lang produktionscyklus og skabe nyt håb for flere patienter over hele verden. Men nogle eksperter mener, at "klar til brug" CAR-T-terapi kun er midlertidig. "Expedience". I den endelige analyse er det vores indsigt i "autolog" CAR-T-terapi.

Dr. Rick Klausner, grundlægger og administrerende direktør af Lyell Immunopharma, ser på fremtiden for celleterapi. Den tidligere leder af National Cancer Center (NCI) påpegede, at en af motivationerne for udvikling af "klar-til-brug" CAR-T-terapier ligger i flaskehalserne i oprettelsen af "autologe" CAR-T-terapier. Vi er dog nødt til at indse, at den nuværende teknologi til fremstilling af CAR-T-terapi langt fra er moden. 5-10 år senere er udviklingen og produktionen af celleterapier formentlig meget forskellig fra i dag.

Dr. Klausner nævnte, at grunden til, at den nuværende celleterapiproduktion er tidskrævende og besværlig, er, at vi ikke ved, hvilke af disse celler der virkelig er terapeutiske. Derfor kan vi kun kontinuerligt udvide T-celler og håbe, at antallet af celler med helbredende virkning blandt de astronomiske celler kan nå standarden. Hvis vi i fremtiden kan isolere de undergrupper af celler, der har helbredende virkninger, kan vi reducere antallet af celler, der er nødvendige til behandling af kræft, markant. Dette kan reducere antallet af celler, vi har brug for for at dyrke, og forkorte produktionstiden for celleterapier fra uger til dage.

Dette lyder som himmel og jord, men det repræsenterer en vej fremad. Du ved, i en æra, hvor en lommeregner tager et helt hus, er det ikke mange, der kan forvente fremkomsten af smarte telefoner. Der er kun få årtier mellem de to.

MD Anderson Cancer Center's direktør for kræftmedicin, Dr. Patrick Hwu, påpegede forskellige anvendelsesmuligheder. For nogle mere følsomme kræftformer kan "klar til brug" CAR-T-behandling fungere godt på kort sigt, så du behøver ikke at bekymre dig for meget om, at det bliver afvist af immunsystemet. For faste tumorer håber vi, at T-celler forbliver i nærheden af tumoren så længe som muligt, og den "autologe" CAR-T-terapi vil have mere plads til at spille.

Vi er nødt til at vide, at den varme samtale om "klar til brug" og "autolog" CAR-T-terapi bare er toppen af isbjerget ved celleterapi. Ja, siden godkendelsen har området CAR-T-terapi tiltrukket en masse opmærksomhed og opmærksomhed. Men to eksperter påpegede, at celleterapi ikke er den eneste CAR-T-terapi. Celleterapi bortset fra T-celleterapi er også den fremtidige udviklingsretning. Gen- og celleterapi forventes at give nye gennembrud for patienter over hele verden under tidevand af bioteknologi.