Indywidualna immunoterapia raka

Zindywidualizowana immunoterapia przeciwnowotworowa , zwana również zindywidualizowaną immunoonkologią , to nowatorska koncepcja terapeutycznych szczepionek przeciwnowotworowych , które są naprawdę spersonalizowane dla pojedynczej osoby.

Ludzki układ odpornościowy jest na ogół zdolny do rozpoznawania i zwalczania komórek nowotworowych . Jednak ta zdolność jest zwykle niewystarczająca, a rak nadal się rozprzestrzenia. Immunoterapia raka opiera się na wykorzystaniu i wzmacnianiu zdolności układu odpornościowego do walki z rakiem.

Każdy guz ma swój indywidualny genetyczny odcisk palca, mutanom , który obejmuje liczne zmiany genetyczne. W przeciwieństwie do gotowego leku, zindywidualizowane szczepienie przeciwnowotworowe jest terapią ukierunkowaną na określone mutacje nowotworowe guza danego pacjenta. Produkcja szczepionek dostosowanych do indywidualnej konstelacji mutacji nowotworowych stała się nową dziedziną badań.

Koncepcja zindywidualizowanej immunoterapii nowotworów ma na celu identyfikację poszczególnych mutacji w guzie pacjenta, które są kluczowe dla proliferacji, przeżycia lub przerzutów komórek nowotworowych. W tym celu indywidualny plan genetyczny guza jest odszyfrowywany przez sekwencjonowanie i wykorzystując ten plan jako szablon, przygotowywana jest syntetyczna szczepionka dostosowana do guza danego pacjenta. Ta szczepionka ma na celu kontrolowanie i trenowanie układu odpornościowego organizmu do walki z rakiem.

Tło

Rak charakteryzuje się nagromadzeniem zmian genetycznych. Guz może nabyć do tysięcy różnych somatycznych podczas procesu inicjacji i progresji. Mniejsza liczba mutacji nowotworowych zakłóca normalną regulację komórek i pomaga napędzać wzrost raka.

genomie guza mogą powodować ekspresję zmutowanych białek ( neoantygenów ), które są rozpoznawane przez autologiczne limfocyty T jako obce i stanowią cel szczepionki przeciwnowotworowej. Sugeruje się zatem, że obciążenie mutacją guza (TMB, liczba mutacji w docelowym regionie genetycznym w DNA komórki rakowej) koreluje z przeżyciem pacjenta po immunoterapii, chociaż wyniki są kwestionowane.

Takie neoantygeny są swoiście eksprymowane przez tkankę nowotworową i nie występują na powierzchni normalnych komórek. Mogą zwiększać ekspresję limfocytów T specyficznych dla nowotworu u pacjentów bez zabijania normalnych komórek.

Limfocyty T są kluczowymi efektorami odporności przeciwnowotworowej. Są w stanie odróżnić komórki nowotworowe od normalnych, rozpoznając specyficzne dla raka peptydy związane z HLA . Warunkiem rozpoznania neoantygenów przez układ odpornościowy jest to, aby neoantygeny i ich determinanty antygenowe , neoepitopy , były przetwarzane i prezentowane przez cząsteczki antygenu ludzkich leukocytów (HLA) . Cząsteczki te mogą być rozpoznawane przez cytotoksyczne limfocyty T CD8+ jako obce neoepitopy i przy pomocy CD4+ Limfocyty T wyzwalają odpowiedź immunologiczną prowadzącą do zabijania specyficznego dla nowotworu. Komórki T CD8+ są wyspecjalizowane w bezpośrednim zabijaniu komórek nowotworowych. Limfocyty T CD4+ mogą wchodzić w interakcje z komórkami prezentującymi antygen, takimi jak komórki dendrytyczne , rekrutując inne komórki odpornościowe lub stymulując komórki efektorowe .

Większość neoantygenów nowotworowych u ludzi powstaje w wyniku unikalnych mutacji. Nowotwór pacjenta jest heterogenny zarówno wewnątrz, jak i między ogniskami, a jego skład zmienia się w czasie. Każdy pacjent ma indywidualną sygnaturę mutacji (mutanom), a tylko bardzo mała część mutacji jest wspólna dla pacjentów. Koncepcja jest więc taka, że ​​immunoterapia skierowana na neoantygeny musi być zindywidualizowana.

Rozwój technologii sekwencjonowania poprawił dokładność identyfikacji i lokalizacji neoantygenów. Wraz z pojawieniem się sekwencjonowania nowej generacji (NGS) stało się możliwe systematyczne przewidywanie neoantygenów nowotworowych dla poszczególnych pacjentów.

Badania przedkliniczne

Kilka niezależnych badań na modelach zwierzęcych wykazało, że szczepionki składające się z przewidywanych komputerowo neoepitopów pośredniczyły w działaniu przeciwnowotworowym u myszy.

Pierwsze badania kliniczne na ludziach

Badane jest przełożenie zindywidualizowanych szczepionek neoepitopowych na onkologię kliniczną. Rozważane formaty szczepionek zindywidualizowanych to syntetyczne peptydy , informacyjne RNA , plazmidy DNA , wektory wirusowe , modyfikowane bakterie i komórki dendrytyczne obciążone antygenem .

Pacjenci z czerniakiem

W 2015 r. poczyniono pierwszy krok w kierunku zindywidualizowanego szczepienia neoantygenem, lecząc trzech pacjentów z czerniakiem autologicznymi komórkami dendrytycznymi załadowanymi spersonalizowaną mieszaniną siedmiu peptydów (neoantygenów), co do których przewidywano, że wiążą się z antygenami ludzkich leukocytów (HLA). Komórki dendrytyczne obciążone neoantygenem hodowano in vitro do autologicznej transfuzji . Wyniki pokazały, że szczepionka wzmocniła istniejącą odpowiedź immunologiczną i wywołała specyficzną dla neoantygenu odpowiedź limfocytów T, której nie wykryto przed wstrzyknięciem.

Sahin i in. jako pierwsi zidentyfikowali odpowiednie neoantygeny za pomocą sekwencjonowania nowej generacji (NGS) i wykorzystali je do wytworzenia dostosowanych szczepionek RNA zdolnych do kodowania tych neoantygenów. W sumie 13 pacjentów z czerniakiem otrzymało szczepionkę RNA, z których u ośmiu nie wystąpił rozwój nowotworu podczas obserwacji. Analiza nadzoru immunologicznego jednojądrzastych komórek krwi obwodowej (PBMC) u pacjentów wykazała, że ​​szczepionki RNA powodowały ekspansję wcześniej istniejących limfocytów T i indukowały odpowiedź limfocytów T de novo przeciwko neoepitopom nierozpoznanym przed szczepieniem.

Inna grupa badawcza (Ott i wsp.) zidentyfikowała neoantygeny u sześciu pacjentów z czerniakiem i wykorzystała je do stworzenia dostosowanej szczepionki dla każdego pacjenta z długimi peptydami reprezentującymi do 20 mutacji na pacjenta. Po chirurgicznej resekcji guza wstrzyknięto szczepionkę. Wyniki pokazały, że guz nie pojawił się ponownie u czterech pacjentów w okresie obserwacji trwającym 32 miesiące po szczepieniu.

Pacjenci z glejakiem

Hilf i in. podali zindywidualizowane szczepionki neoantygenowe 15 pacjentom z glejakiem wielopostaciowym . Szczepionka wywołała odpowiedź immunologiczną limfocytów T na przewidywane neoantygeny.

Keskin i in. zbadali zindywidualizowane szczepionki neoantygenowe u ośmiu pacjentów z glejakiem po chirurgicznej resekcji i konwencjonalnej radioterapii . Grupa badawcza zaobserwowała, że ​​szczepionka zwiększyła liczbę komórek T naciekających guz, które migrowały z krwi obwodowej do mózgu.

Proces wytwarzania szczepionek opartych na mutacjach

Zindywidualizowane szczepionki przeciwnowotworowe zazwyczaj składają się z wielu przewidywanych neoepitopów. Proces produkcyjny obejmuje kilka etapów.

Biopsje guza i zdrowe tkanki (np. komórki krwi obwodowej) pacjenta, u którego zdiagnozowano raka, są badane przez NGS . Specyficzne dla nowotworu mutacje w genach kodujących białka są następnie identyfikowane przez porównanie sekwencji z guza i normalnego DNA. Narzędzia obliczeniowe klasyfikują te mutacje pod kątem największego prawdopodobieństwa immunogenności , to znaczy przewidywanej ekspresji i powinowactwa wiązania neoepitopów z cząsteczkami HLA. Najwyższe rankingi są następnie wykorzystywane do produkcji szczepionki.

Zamierzonym wynikiem jest szczepionka na żądanie o unikalnym składzie dostosowanym do indywidualnego mutanomu nowotworowego pacjenta.

Zindywidualizowana swoista immunoterapia NeoAntigen (iNeST)

Podejście badawcze mające na celu mobilizację odpowiedzi immunologicznej dostosowanej do indywidualnego guza pacjenta jest również określane jako zindywidualizowana immunoterapia specyficzna dla neoantygenu (iNeST).

iNeST opiera się na specyficznych mutacjach guza (neoantygenach) pojedynczego pacjenta, w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej komórek T o wysokim powinowactwie do konkretnego raka specyficznego dla pacjenta. Motorem rozwoju iNeST są firmy biotechnologiczne