Противоопухолевый спецназ: CAR T-терапия
Автор: Полина Наймушина
Редактор: Анастасия Казанцева, Андрей Исаев-Апостолов
Верстка: Александр Кулябин, Никита Колегов
Успехи иммунотерапии злокачественных новообразований настолько взбудоражили мировое сообщество ученых, что идея сфокусироваться не на опухолевых клетках, а на иммунных привела к появлению принципиально иных подходов, отличающихся от разработки моноклональных антител. Так возник CAR T (chimeric antigen receptor T-cell) — метод адОптивной иммунотерапии (от «adopt» - принимать, усваивать).
Содержание
- История модификации Т-клеток
- В чем идея?
- Структура CAR
- Минусы CAR T-терапии
- Для каких локализаций одобрен метод?
- Что не так с солидными опухолями?
- Побочные эффекты CAR T
- Перспективы CAR T
Немного истории
Первые опыты по генно-инженерной модификации Т-клеток проводились в 1989–1993 годах израильскими иммунологами Зелигом Эшхаром и Гидеоном Гроссом.
Т-клетки с CAR второго поколения имели улучшенную противоопухолевую активность: устойчивость к апоптозу, повышенную секрецию цитокинов и устойчивость in vivo.
Наконец, современные CAR создаются при помощи метода CRISPR/Сas9*, что позволяет утверждать, что мы окончательно вступили в эру генно-инженерной терапии.
CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные кластерные повторы, и Cas9 — белок-эндонуклеаза) — метод редактирования генома, в ходе которого Сas9, наведенный гидом РНК, ищет мутантную последовательность ДНК и «вырезает» ее. Также известен как «молекулярные ножницы» :)
В чем идея?
Принцип СAR T-терапии прост в теории, но требует больших затрат на практике.
Из крови пациента при помощи лейкафереза выделяют Т-лимфоциты и модифицируют при помощи CRISPR/Сas их антигенные рецепторы, таким образом «обучая» иммунные клетки распознавать конкретный антиген конкретной опухоли. Затем обученных спецназовцев возвращают в организм пациента, и те прицельно уничтожают опухолевые клетки.
Подробнее о структуре СAR
CAR состоит из четырех основных компонентов:
- Внеклеточный антигенсвязывающий домен. Он состоит из вариабельной тяжелой (VH) и легкой (VL) цепей моноклональных антител, соединенных через гибкий линкер с образованием одноцепочечного вариабельного фрагмента (scFv — single-chain variable fragment).
- Шарнирная область. Она обеспечивает гибкость молекулы и ее способность преодолевать стерические несоответствия. А еще она удлиняет CAR, что позволяет антигенсвязывающему домену получить доступ к антигену.
- Трансмембранный домен. Основная функция трансмембранного домена — закрепить CAR на Т-клеточной мембране, хотя есть данные о том, что трансмембранный домен также может иметь отношение к непосредственной реализации функции CAR-T-клеток.
- Один или несколько внутриклеточных сигнальных доменов. Более ранние CAR содержали единственный сигнальный момент, однако была продемонстрирована важность костимуляции для персистенции CAR-T-клеток, нацеленных на CD-19. Также при добавлении костимулирующего домена регистрировалась улучшенная выработка IL-2. Так были созданы CAR второго поколения с костимулирующим доменом. Два наиболее распространенных, одобренных FDA костимулирующих домена CD28 и 4-1BB (CD137), демонстрируют высокие показатели частоты объективного ответа.
В чем минусы?
Проблемой является внутриопухолевая гетерогенность.
Из-за различий клеток опухоли между собой «подобрать» подходящий антигенный рецептор иногда получается лишь к части клеток. Кроме того, трансформированные клетки могут приобретать новые мутации, избегая иммунного надзора. Это называется «ускользанием антигена».
Для каких локализаций одобрен метод?
В настоящее время CAR T одобрен для нескольких гемобластозов, таких как B-клеточный ОЛЛ и неходжкинские лимфомы, а также множественная миелома. В таблице ниже суммированы показания для большинства одобренных видов адоптивной иммунотерапии.
А что не так с солидными опухолями?
Здесь, к сожалению, существуют некоторые ограничения.
Во-первых, микроокружение солидных опухолей зачастую обладает иммуносупрессивным действием (ниже). Кроме того, сама структура опухоли (часто содержащей строму) не позволяет активированным иммунным клеткам проникнуть внутрь. Иммуносупрессию могут обеспечивать, например, супрессорные клетки миелоидного происхождения (MDSCs), ассоциированные с опухолью макрофаги (TAMs) и регуляторные T-клетки (T-regs).
Кроме того, снижать противоопухолевый иммунитет может влияние иммунных контрольных точек, таких как PD-1 или CTLA-4. Хорошая новость в том, что на них мы уже научились воздействовать препаратами класса чекпоинт ингибиторов. Поэтому комбинация CAR T и блокады контрольных точек может стать следующим этапом развития и показать впечатляющие результаты.
Во-вторых, в солидных опухолях известно не так много мишеней, которые бы подошли для связывания химерными рецепторами антигена. Одна из проблем при нацеливании на антигены солидных опухолей заключается в том, что эти антигены часто также экспрессируются в нормальных тканях (на рисунке).
Тем не менее в настоящее время ведется несколько клинических испытаний (пример, еще один, а вот и третий, ну и последний) препаратов, созданных с использованием метода CAR, нацеленных на солидные опухоли. Среди возможных мишеней тестируются в том числе РЭА, мезотелин и HER2.
Какие побочные эффекты у CAR T?
Наиболее тяжелым и потенциально летальным осложнением терапии CAR T является цитокиновый шторм. Это системная реакция, связанная, по-видимому, с избыточной продукцией провоспалительных цитокинов, а также с неконтролируемым размножением Т-клеток in vivo. В наиболее серьезных случаях цитокиновый шторм может приводить к шоку и полиорганной недостаточности. По некоторым данным, тяжесть осложнения коррелирует с опухолевой нагрузкой.
Другое осложнение терапии — нейротоксичность. Она может как сопутствовать цитокиновому шторму, так и развиваться изолированно. Клинически может проявляться спутанностью сознания, головной болью, очаговыми неврологическими нарушениями, судорогами или даже отеком мозга. Нейротоксичность после терапии CAR-T-клетками может возникать у 62% пациентов c ОЛЛ. У пациентов с лимфомами нейротоксичность 3-5 степени регистрируется в 25-57% случаев.
За этим методом терапии будущее?
Вопрос философский. Пока что ограничений для использования в терапии солидных опухолей слишком много. С другой стороны, саму идею действительно можно назвать прорывом, и дальнейшее изучение молекулярных механизмов может подсказать, как обойти существующие проблемы. Вероятно, разработки будут касаться способов доставки CAR T-клеток непосредственно в опухоль. А пока что остается завидовать гематологам :)
