Adopcyjny transfer komórek
Adopcyjny transfer komórek ( ACT ) to transfer komórek do organizmu pacjenta. Komórki mogły pochodzić od pacjenta lub od innej osoby. Komórki są najczęściej pozyskiwane z układu odpornościowego w celu poprawy funkcjonalności i charakterystyki układu odpornościowego. W autologicznej immunoterapii raka limfocyty T są pobierane od pacjenta, modyfikowane genetycznie i hodowane in vitro , a następnie zwracane temu samemu pacjentowi. Dla porównania, terapie allogeniczne obejmują komórki wyizolowane i namnażane od dawcy innego niż pacjent otrzymujący komórki.
Historia
W latach sześćdziesiątych XX wieku odkryto, że limfocyty są mediatorami odrzucania alloprzeszczepów u zwierząt. Próby wykorzystania limfocytów T do leczenia przeszczepionych mysich guzów wymagały hodowli komórek T i manipulowania nimi w hodowli. Limfocyty syngeniczne zostały przeniesione z gryzoni silnie uodpornionych przeciwko nowotworowi w celu zahamowania wzrostu małych ustalonych guzów, stając się pierwszym przykładem ACT.
Opis czynnika wzrostu limfocytów T, interleukiny-2 (IL-2) w 1976 roku umożliwił hodowlę limfocytów T in vitro , często bez utraty funkcji efektorowych. Wysokie dawki IL-2 mogą hamować wzrost guza u myszy. 1982, badania wykazały, że dożylne limfocyty odpornościowe mogą leczyć masywne podskórne chłoniaki FBL3. Podanie IL-2 po przeniesieniu komórek zwiększyło potencjał terapeutyczny.
W 1985 roku podawanie IL-2 spowodowało trwałą regresję nowotworu u niektórych pacjentów z przerzutowym czerniakiem . Limfocyty naciekające zrąb rosnących, nadających się do przeszczepów guzów stanowiły skoncentrowane źródło limfocytów naciekających nowotwór (TIL) i mogły stymulować regresję ustalonych guzów płuc i wątroby. W 1986 roku stwierdzono, że ludzkie TIL z usuniętych czerniaków zawierają komórki, które mogą rozpoznawać nowotwory autologiczne. W 1988 r. wykazano, że autologiczne TIL zmniejszają przerzuty czerniaka. TIL pochodzące z guza są na ogół mieszaniną limfocytów T CD8 + i CD4 + z kilkoma głównymi komórkami zanieczyszczającymi.
W 1989 roku Zelig Eshhar opublikował pierwsze badanie, w którym zastąpiono receptor kierujący komórką T i zauważył, że można to wykorzystać do skierowania komórek T do ataku na dowolny rodzaj komórki; jest to podstawowa biotechnologia leżąca u podstaw CAR-T .
Odpowiedzi były często krótkotrwałe i zanikały kilka dni po podaniu. W 2002 roku limfodeplecja przy użyciu chemioterapii niemieloablacyjnej podawanej bezpośrednio przed transferem TIL zwiększyła regresję raka, jak również trwałą repopulację oligoklonalną gospodarza przeniesionymi limfocytami. U niektórych pacjentów podane komórki przeciwnowotworowe stanowiły do 80% komórek T CD8 + kilka miesięcy po infuzji.
Początkowo czerniak był jedynym rakiem, który w sposób powtarzalny dawał użyteczne hodowle TIL. W 2006 roku podanie normalnych krążących limfocytów transdukowanych retrowirusem kodującym receptor komórek T (TCR), który rozpoznaje antygen czerniaka-melanocytu MART-1 , pośredniczyło w regresji nowotworu. W 2010 roku wykazano, że podawanie limfocytów zmodyfikowanych genetycznie do ekspresji chimerycznego receptora przeciwciał (CAR ) przeciwko antygenowi komórek B CD19 pośredniczy w regresji zaawansowanego chłoniaka z komórek B.
Do 2010 roku lekarze rozpoczęli eksperymentalne leczenie pacjentów z białaczką przy użyciu limfocytów T ukierunkowanych na CD19 z dodatkiem DNA w celu stymulacji podziału komórek. Od 2015 roku w badaniach leczono około 350 pacjentów z białaczką i chłoniakiem. Antygen CD19 pojawia się tylko na limfocytach B , które zaburzają się w przypadku chłoniaka i białaczki. Utracie limfocytów B można przeciwdziałać za pomocą immunoglobulin .
Startupy, w tym Juno Therapeutics, wykorzystują połączenie agresywnych nowotworów i gotowość FDA do zatwierdzania potencjalnych terapii takich dolegliwości, aby przyspieszyć zatwierdzanie nowych terapii.
W terapii punktów kontrolnych przeciwciała wiążą się z cząsteczkami zaangażowanymi w regulację komórek T, aby usunąć szlaki hamujące, które blokują odpowiedzi komórek T, znane jako terapia immunologicznych punktów kontrolnych.
Od 2015 roku technika została rozszerzona na raka szyjki macicy , chłoniaka , białaczkę , raka dróg żółciowych i nerwiaka niedojrzałego , aw 2016 roku na raka płuc , raka piersi , mięsaka i czerniaka . W 2016 roku limfocyty T zmodyfikowane przez CD19-specyficzny chimeryczny receptor antygenu (CAR) zastosowano do leczenia pacjentów z nawrotowymi i opornymi nowotworami złośliwymi z komórek B CD19 +, w tym ostrą białaczką limfoblastyczną z komórek B (B-ALL) niosącą rearanżację białaczki o mieszanej linii (MLL ) z komórkami CD19 CAR-T.
W 2016 roku naukowcy opracowali technikę wykorzystującą RNA komórek nowotworowych do produkcji limfocytów T i odpowiedzi immunologicznej. Zamknęli RNA w ujemnie naładowanej błonie tłuszczowej. In vivo ten ładunek elektryczny kierował cząsteczki w kierunku dendrytycznych komórek odpornościowych pacjenta, które określają cele układu odpornościowego.
W 2017 roku naukowcy ogłosili pierwsze użycie komórek dawcy (zamiast własnych komórek pacjentów) w celu pokonania białaczki u dwojga niemowląt, u których zawiodły inne metody leczenia. Komórki miały cztery modyfikacje genetyczne. Dwa zostały wykonane przy użyciu TALENów . Zmieniono komórki tak, aby nie atakowały wszystkich komórek innej osoby. Kolejna modyfikacja uczyniła komórki nowotworowe ich celem.
Proces
W przypadku czerniaka, wycięta próbka czerniaka jest trawiona do postaci zawiesiny pojedynczych komórek lub dzielona na wiele fragmentów guza. Wynik hoduje się indywidualnie w IL-2. Limfocyty przerastają. Niszczą guzy w próbce w ciągu 2 do 3 tygodni. Następnie produkują czyste kultury limfocytów, które można testować pod kątem reaktywności wobec innych nowotworów w testach kokultury. Poszczególne hodowle są następnie namnażane w obecności IL-2 i nadmiaru napromieniowanych przeciwciał anty-CD3 . Ten ostatni celuje w podjednostkę epsilon w ludzkim CD3 TCR. Po 5–6 tygodniach od wycięcia guza można uzyskać do 10 11 limfocytów.
Przed infuzją poddawany jest preparatywny schemat limfodeplecji, typowo 60 mg/kg cyklofosfamidu przez 2 dni i 25 mg/m2 fludarabiny podawanej przez 5 dni. To znacznie zwiększa trwałość komórek poddanych infuzji oraz częstość występowania i czas trwania odpowiedzi klinicznych. Następnie podaje się infuzję komórek i IL-2 w dawce 720 000 IU/kg do osiągnięcia tolerancji.
Interleukina-21 może odgrywać ważną rolę w zwiększaniu skuteczności terapii in vitro opartych na limfocytach T.
We wczesnych próbach wyprodukowanie komórek T dla każdego pacjenta kosztowało 75 000 dolarów.
Interleukina-2 jest zwykle dodawana do wyekstrahowanych limfocytów T w celu zwiększenia ich skuteczności, ale w dużych dawkach może mieć działanie toksyczne. Zmniejszonej liczbie wstrzykniętych limfocytów T towarzyszy zmniejszona ilość IL-2, co zmniejsza skutki uboczne. in vitro na modelach czerniaka i raka nerki spełniły oczekiwania.
W 2016 roku sekwencje Strep -tag II zostały wprowadzone do syntetycznych CAR lub naturalnych receptorów komórek T, aby służyły jako marker do identyfikacji, szybkiego oczyszczania, dostosowywania długości przerywnika w celu uzyskania optymalnej funkcji i selektywnej ekspansji na dużą skalę, pokrytej przeciwciałami, napędzanej mikrokulkami . Ułatwia to cGMP czystych populacji zmodyfikowanych komórek T i umożliwia śledzenie in vivo i pobieranie przeniesionych komórek do dalszych zastosowań badawczych.
Inżynieria genetyczna
Receptory przeciwnowotworowe genetycznie zmodyfikowane w normalnych komórkach T mogą być stosowane w terapii. Limfocyty T można przekierować przez integrację genów kodujących konwencjonalne alfa-beta TCR lub CAR. CAR ( receptory przeciwciał chimerycznych ) zostały wprowadzone jako pionierzy pod koniec lat 80. XX wieku i można je konstruować przez łączenie regionów zmiennych łańcuchów ciężkich i lekkich przeciwciała z wewnątrzkomórkowymi łańcuchami sygnałowymi, takimi jak CD3-zeta, potencjalnie obejmującymi domeny kostymulujące kodujące CD28 lub CD137 . CAR mogą zapewnić rozpoznanie składników powierzchni komórki, które nie są ograniczone do głównych kompleksów zgodności tkankowej (MHC). Można je wprowadzać z wysoką wydajnością do limfocytów T za pomocą wektorów wirusowych .
Korelacje między stanem różnicowania komórek T, trwałością komórek i wynikami leczenia
Ulepszone odpowiedzi przeciwnowotworowe zaobserwowano w mysich i małpich modelach wykorzystujących limfocyty T we wczesnych stadiach różnicowania (takich jak naiwne lub centralne komórki pamięci). Limfocyty T CD8 + podążają progresywną ścieżką różnicowania z naiwnych komórek T do komórek pamięci macierzystej, pamięci centralnej, pamięci efektorowej i ostatecznie ostatecznie zróżnicowanych populacji efektorowych komórek T. Limfocyty T CD8 + paradoksalnie tracą moc przeciwnowotworową, gdy nabywają zdolność do lizy komórek docelowych i wytwarzania cytokiny interferonu -γ , cech, które inaczej uważano za ważne dla skuteczności przeciwnowotworowej. Stan zróżnicowania jest odwrotnie proporcjonalny do proliferacji i trwałości. Wiek jest ujemnie skorelowany ze skutecznością kliniczną. CD8 + mogą istnieć w stanie podobnym do komórek macierzystych, zdolnym do proliferacji klonalnej. Ludzkie komórki macierzyste pamięci T wykazują ekspresję programu genowego, który umożliwia im rozległą proliferację i różnicowanie się w inne populacje komórek T.
CD4 + mogą również sprzyjać odrzucaniu nowotworu. Komórki T CD4 + wzmacniają funkcję komórek T CD8 + i mogą bezpośrednio niszczyć komórki nowotworowe. Dowody sugerują, że komórki T pomocnicze 17 mogą promować trwałą odporność przeciwnowotworową.
Wewnętrzna (wewnątrzkomórkowa) blokada punktu kontrolnego
Inne sposoby wzmacniania immunoterapii obejmują celowanie w tak zwane wewnętrzne blokady punktów kontrolnych układu odpornościowego. Wiele z tych wewnętrznych regulatorów obejmuje cząsteczki o aktywności ligazy ubikwitynowej, w tym CBLB . Niedawno odkryto, że CISH , inna cząsteczka o aktywności ligazy ubikwityny, jest indukowana przez ligację receptora limfocytów T (TCR) i negatywnie ją reguluje, celując w degradację krytycznego przekaźnika pośredniego PLC-gamma-1. Wykazano, że delecja CISH w efektorowych komórkach T radykalnie zwiększa sygnalizację TCR, a następnie uwalnianie, proliferację i przeżycie cytokin efektorowych. Przybrany transfer efektorowych limfocytów T specyficznych dla nowotworu znokautowanych lub znokautowanych dla CISH spowodował znaczny wzrost funkcjonalnej zachłanności i długoterminowej odporności na nowotwór. Co zaskakujące, nie było żadnych zmian w aktywności rzekomego celu Cisha, STAT5. Zatem Cish reprezentuje nową klasę wewnętrznych immunologicznych punktów kontrolnych komórek T z potencjałem do wzmocnienia adoptywnych immunoterapii raka.
Kontekst
Ani masa guza, ani miejsce przerzutów nie wpływają na prawdopodobieństwo osiągnięcia całkowitej regresji nowotworu. Spośród 34 osób, które w pełni odpowiedziały na leczenie w dwóch badaniach, jedno się powtórzyło. Tylko jeden pacjent z całkowitą regresją otrzymał więcej niż jedno leczenie. Wcześniejsze leczenie terapią celowaną z użyciem inhibitora Braf wemurafenibu ( Zelboraf ) nie wpłynęło na prawdopodobieństwo wystąpienia obiektywnej odpowiedzi u pacjentów z czerniakiem. Wcześniejsze nieudane immunoterapie nie zmniejszyły szans na obiektywną odpowiedź. [ potrzebne źródło ]
Komórki macierzyste
Nową metodą leczenia różnych chorób jest transfer komórek macierzystych . Klinicznie podejście to zostało wykorzystane do przeniesienia komórek wspomagających odporność lub tolerogennych (często limfocytów ) w celu zwiększenia odporności na wirusy i raka lub w celu promowania tolerancji w przypadku chorób autoimmunologicznych , takich jak cukrzyca typu I lub reumatoidalne zapalenie stawów . Komórki stosowane w terapii adopcyjnej mogą być modyfikowane genetycznie przy użyciu rekombinacji DNA . Jednym z przykładów tego w przypadku terapii adopcyjnej komórek T jest dodanie CAR w celu przekierowania specyficzności cytotoksycznych i pomocniczych komórek T. [ potrzebne źródło ]
Aplikacje
Rak
Adoptowany transfer autologicznych limfocytów naciekających guz (TIL) lub genetycznie przekierowanych jednojądrzastych komórek krwi obwodowej zastosowano eksperymentalnie w leczeniu pacjentów z zaawansowanymi guzami litymi, w tym czerniakiem i rakiem jelita grubego , a także pacjentów z nowotworami hematologicznymi wykazującymi ekspresję CD19 , nowotworami szyjki macicy rak , chłoniak , białaczka , rak dróg żółciowych i nerwiak niedojrzały , rak płuc , rak piersi , mięsak , czerniak , nawrotowe i oporne na leczenie nowotwory z limfocytów B CD19+, w tym ostra białaczka limfoblastyczna z komórek B (B-ALL) z rearanżacją białaczki o mieszanym pochodzeniu (MLL ).
Choroby autoimmunologiczne
Transfer regulatorowych komórek T był stosowany w leczeniu cukrzycy typu 1 i innych.
Wyniki próby
Próby rozpoczęły się w latach 90. i przyspieszyły od 2010 r.
| Komórki | Rok | Histologia raka | Cel molekularny | Pacjenci | Liczba sal operacyjnych | Uwagi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Limfocyty naciekające guz* | 1998 | Czerniak | 20 | 55% | Oryginalne użycie TIL ACT | |
| 1994 | Czerniak | 86 | 34% | |||
| 2002 | Czerniak | 13 | 46% | Limfoplecja przed przeniesieniem komórek | ||
| 2011 | Czerniak | 93 | 56% | 20% CR powyżej 5 lat | ||
| 2012 | Czerniak | 31 | 48% | |||
| 2012 | Czerniak | 13 | 38% | Zamiar leczenia: 26% wskaźnik OR | ||
| 2013 | Czerniak | 57 | 40% | Zamiar leczenia: 29% wskaźnik OR | ||
| 2014 | Rak szyjki macicy | 9 | 22% | Prawdopodobnie celują w antygeny HPV | ||
| 2014 | Przewód żółciowy | Zmutowany ERB2 | 1 | – | Wybrany, aby celować w mutację somatyczną | |
| Uczulenie in vitro | 2008 | Czerniak | NY-ESO-1 | 9 | 33% | Klony reagujące na antygeny jąder nowotworowych |
| 2014 | Białaczka | WT-1 | 11 | – | Wielu leczonych z wysokim ryzykiem nawrotu | |
| Genetycznie zmodyfikowany z CAR | 2010 | chłoniak | CD19 | 1 | 100% | Pierwsze użycie anty-CD19 CAR |
| 2011 | PBL | CD19 | 3 | 100% | Lentiwirus używany do transdukcji | |
| 2013 | WSZYSTKO | CD19 | 5 | 100% | Czterech z pięciu przeszło następnie allo-HSCT | |
| 2014 | WSZYSTKO | CD19 | 30 | 90% | CR w 90% | |
| 2014 | chłoniak | 15 | 80% | Cztery z siedmiu CR w DLBCL | ||
| 2014 | WSZYSTKO | CD19 | 16 | 88% | Wielu przeniosło się na allo-HSCT | |
| 2014 | WSZYSTKO | CD19 | 21 | 67% | Badanie eskalacji dawki | |
| 2011 | Nerwiak zarodkowy : neuroblastoma | GD2 | 11 | 27% | CR2 CAR do komórek reagujących na EBV | |
| 2016 | WSZYSTKO | CD19 | 30 | 93% | J Clin Invest. 2016;126(6):2123–2138. | |
| Genetycznie zmodyfikowany z TCR | 2011 | mięsak maziówkowy | NY-ESO-1 | 6 | 67% | Pierwszy raport dotyczący nieczerniakowego guza litego |
| 2006 | Czerniak | MART-1 | 11 | 45% |
Guzy lite
Trwa kilka trwających badań klinicznych nad adopcyjnymi terapiami komórkowymi w guzach litych, ale wyzwania w rozwoju takich terapii dla tego typu nowotworów złośliwych obejmują brak antygenów powierzchniowych, które nie występują w podstawowych prawidłowych tkankach, trudny do penetracji zrąb guza, oraz czynniki w mikrośrodowisku guza, które utrudniają aktywność układu odpornościowego.
Bezpieczeństwo
Toksyczność
Celowanie w normalne, niezmutowane cele antygenowe, które są wyrażane na normalnych tkankach, ale nadeksprymowane na nowotworach, doprowadziło do poważnej toksyczności poza guzem. Toksyczność obserwowano u pacjentów, którzy otrzymywali TCR o wysokiej awidności, które rozpoznawały antygeny czerniaka-melanocytów MART-1 lub gp100, u myszy ukierunkowanych na antygeny melanocytów, u pacjentów z rakiem nerki stosujących CAR ukierunkowanych na anhydrazę węglanową 9 oraz u pacjentów z rakiem jelita grubego z przerzutami rak.
Toksyczność może również wystąpić, gdy zaobserwowane zostaną wcześniej nieznane reaktywności krzyżowe, które są ukierunkowane na normalne białka własne ulegające ekspresji w ważnych narządach. Nie wiadomo, czy antygen nowotworowy jąder MAGE-A3 ulega ekspresji w jakichkolwiek normalnych tkankach. Jednak ukierunkowanie na peptyd ograniczony do HLA-A*0201 w MAGE-A3 spowodowało poważne uszkodzenie istoty szarej w mózgu, ponieważ ten TCR rozpoznał również inny, ale pokrewny epitop, który jest wyrażany na niskim poziomie w mózgu. To, że CAR są potencjalnie toksyczne dla własnych antygenów, zaobserwowano po infuzji komórek T CAR specyficznych dla ERBB2. Dwóch pacjentów zmarło po leczeniu TCR specyficznym dla MAGE-A3 z ograniczeniem HLA-A1, którego powinowactwo zostało zwiększone przez mutagenezę specyficzną dla miejsca.
Antygeny raka jąder to rodzina białek wewnątrzkomórkowych, które ulegają ekspresji podczas rozwoju płodu, ale z niewielką ekspresją w normalnych tkankach dorosłych. Ponad 100 takich cząsteczek jest epigenetycznie regulowanych w górę w od 10 do 80% rodzajów raka. Brakuje im jednak wysokiego poziomu ekspresji białka. Wydaje się, że około 10% powszechnych nowotworów wykazuje ekspresję wystarczającej ilości białka, aby było interesujące dla przeciwnowotworowych limfocytów T. Niski poziom niektórych antygenów jąder nowotworowych ulega ekspresji w normalnych tkankach, co wiąże się z toksycznością. Antygen raka jąder NYESO-1 został ukierunkowany przez ludzki TCR transdukowany do autologicznych komórek. OR obserwowano u 5 z 11 pacjentów z czerniakiem z przerzutami i u 4 z 6 pacjentów z wysoce opornym na leczenie mięsakiem maziówkowym .
„Przełączniki samobójcze” pozwalają lekarzom zabijać zmodyfikowane limfocyty T w nagłych wypadkach, które zagrażają życiu pacjentów.
Zespół uwalniania cytokin
Zespół uwalniania cytokin to kolejny efekt uboczny, który może być funkcją skuteczności terapeutycznej. W miarę niszczenia guza uwalniane są duże ilości cząsteczek białka sygnalizującego komórki. Ten efekt zabił co najmniej siedmiu pacjentów.
Komórki B
Cząsteczki wspólne dla guzów i nieistotnych normalnych narządów stanowią potencjalne cele ACT, pomimo powiązanej toksyczności. Na przykład cząsteczka CD19 ulega ekspresji na ponad 90% złośliwych komórek B i na komórkach B innych niż plazma na wszystkich etapach różnicowania i była z powodzeniem stosowana w leczeniu pacjentów z chłoniakiem grudkowym, chłoniakami wielkokomórkowymi , przewlekłą białaczką limfocytową i ostrą białaczka limfoblastyczna. Toksyczność wobec CD19 powoduje utratę limfocytów B w krążeniu iw szpiku kostnym, którą można przezwyciężyć przez okresowe immunoglobulin .
Wiele innych antygenów komórek B jest badanych jako cele, w tym CD22 , CD23 , ROR-1 i idiotyp łańcucha lekkiego immunoglobuliny, którego ekspresja zachodzi w poszczególnych nowotworach. CAR ukierunkowane na CD33 lub CD123 były badane jako terapia dla pacjentów z ostrą białaczką szpikową , chociaż ekspresja tych cząsteczek na normalnych prekursorach może prowadzić do przedłużonej mieloablacji . BCMA jest białkiem z rodziny receptorów czynnika martwicy nowotworów , którego ekspresja występuje na dojrzałych komórkach B i komórkach plazmatycznych i może być ukierunkowana na szpiczaka mnogiego .
Linki zewnętrzne
- Transfer adopcyjny w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Immunoterapia adopcyjna w amerykańskiej National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)