CAR-T ląstelių terapija keičia anksčiau nepagydomų kraujo vėžio gydymą. Šeši patvirtinti CAR-T produktai buvo skirti daugiau nei 20 000 žmonių, atliekama daugiau nei 500 klinikinių tyrimų. Tačiau, remiantis naujausiu Masačusetso bendrosios ligoninės atliktu tyrimu, iš 100 pacientų, sergančių limfomomis, mielomomis ar ūmine B ląstelių limfoblastine leukemija, kurie buvo gydomi CAR-T ląstelių terapija, 24 % buvo tik dalinis atsakas, o 20 % visiškai nereaguoja – ir tai yra tipiški sėkmės rodikliai pacientams, gydomiems CAR-T terapija.
CAR-T ląstelės sukuriamos iš paties paciento imuninių T ląstelių, įvedant vadinamąsias „chimeriniai antigeno receptoriai” (CAR) į savo molekulinius repertuarus, kurie leidžia jiems ieškoti ir nužudyti konkrečias vėžio ląsteles. Po sudėtingos ir brangios inžinerijos ir stiprinimo už kūno ribų jie vėl skiriami tam pačiam pacientui kaip gyvas terapinis preparatas.
Onkologų mokslininkai įtaria, kad nuviliančius gydymo rezultatus gali nulemti kelios aplinkybės, įskaitant prastą pacientams skiriamų CAR-T ląstelių produktų kokybę arba CAR-T ląstelių nepakankamumą pacientų organizme arba išsekimą dėl naviko. kovos sugebėjimai. Skubiai reikalingos naujos terapinės strategijos, kurios padėtų įveikti šiuos trūkumus ir dar labiau padidintų CAR-T ląstelių kokybę ir veiksmingumą jų gamybos metu ar net pacientų organizme.
Dabar Harvardo universiteto Wyss biologiškai įkvėptos inžinerijos instituto ir Harvardo Johno A. Paulsono inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokyklos (SEAS) tyrimų grupė sukūrė paprastą intervenciją – biologiškai skaidžią pastolių medžiagą, kurią galima suleisti vietoje. odos ir naudojami CAR-T ląstelėms iš naujo stimuliuoti po jų vartojimo, siekiant padidinti jų terapinį veiksmingumą.
Pelėms, kurioms išsivystė agresyvus kraujo auglys ir kurios buvo gydomos negydoma CAR-T ląstelių doze, komanda „T ląsteles didinantys karkasai” (TES) žymiai sumažino naviko augimą ir pailgino gyvūnų išgyvenimą. Pagerėjusį CAR-T ląstelių terapinį veiksmingumą lėmė TES gebėjimas padidinti CAR-T ląstelių skaičių kraujotakoje, taip pat nukreipti jų diferenciaciją į navikus žudančių T ląstelių potipius. Išvados paskelbtos m Gamtos biomedicinos inžinerija.
„Nors mūsų strategija turi būti pritaikyta žmonių poreikiams ir aplinkoms, ji potencialiai yra saugus ir paprastas būdas toliau tobulinti CAR-T ląstelių gydymą pacientams, kurių atsakas yra prastas.” sakė tyrimui vadovavęs Wyss Founding Core fakulteto narys David Mooney, mokslų daktaras. „Tai taip pat galėtų ateityje supaprastinti itin sunkų ir brangų CAR-T ląstelių gamybą, dalį proceso perkeliant į pacientų kūnus.” Mooney taip pat yra Roberto P. Pinko šeimos bioinžinerijos profesorius SEAS.
Buvo sukurta keletas CAR-T ląsteles stimuliuojančių metodų, kurie, be CAR receptorių įvedimo, padarė kitų genetinių modifikacijų pacientų T ląstelėse, kad geriau išlaikytų jų terapinį veiksmingumą (priklausomai nuo ląsteles), arba kurie, įkvėpti vakcinų, buvo nukreipti į kitas dalis. imuninės sistemos, kad palaikytų CAR-T ląsteles jų navikinių ląstelių atakoje (ląstelių išorinis).
Tačiau dauguma jų yra susiję su naujais iššūkiais, įskaitant dar sudėtingesnes manipuliacijas ląstelėmis gaminant CAR-T ląsteles ir susidariusių ląstelių elgesio kontrolę taikant ląstelėms būdingus metodus, arba nenumatytą šalutinį poveikį organizmui, kai ląstelių išoriniai metodai.
Pseudo-limfmazgio sukūrimas po oda
„Anksčiau mūsų komanda buvo sukūrusi biomedžiagų pastolius, kurie leido išplėsti T ląsteles imunoterapijai kultūros lėkštelėje, imituojant antigenus pateikiančias ląsteles (APC), kurios paprastai perprogramuoja limfmazgių T ląsteles, pateikdamos joms naviko antigenus. Mes iškėlėme hipotezę, kad ši pagrindinė koncepcija taip pat gali būti taikoma stipriai stimuliuojant CAR-T ląsteles organizme – TES iš esmės galėtų veikti kaip pseudolimfmazgiai,” sakė pirmasis autorius Davidas Zhangas, įgijęs daktaro laipsnį. dirba Mooney grupėje.
TES biomedžiagos pastoliai susideda iš mažyčių biologiškai skaidžių mezoporinio silicio dioksido strypų (MSR), kurie, švirkščiant po oda, savaime susirenka į 3D, ląstelėms pralaidžias pastolių struktūras ir jungiasi prie kraujotakos per mažas kraujagysles. TES yra prikrauta tirpios molekulės, žinomos kaip interleukinas-2 (IL-2), kuri nuolat išsiskiria ir skatina iš kraujotakos į TES patenkančių T ląstelių dauginimąsi.
Be to, MSR yra padengtos dvigubu lipidų sluoksniu, kuris imituoja išorinę APC ląstelių membraną, su kuria T-ląstelė susidurtų limfmazgiuose. Šis lipidų sluoksnis pateikia dvi antikūnų molekules, anti-CD3 ir anti-CD28, T ląstelių receptoriams T ląstelių paviršiuje panašiai kaip APC pateikti naviko antigenai paprastai stimuliuoja receptorius. Tada tai skatina CAR-T ląsteles padidinti jų skaičių ir diferencijuotis į naviką naikinančias T ląstelių potipius.
Pirma, mokslininkai nustatė optimalų anti-CD3: anti-CD28 antikūnų santykį ir kiekius TES, kurie padėjo įdarbinti didžiausią išaugintų CAR-T ląstelių skaičių ir paskatino jas tapti. „efektorinės T ląstelės” turintis potencialą naikinti naviko ląsteles. Sušvirkštus po pelių oda, TES susijungė su gyvūnų kraujagyslėmis ir ilgiau nei tris savaites išliko kaip vaskuliarizuoti mazgeliai.
Daugiau nei 60 % ląstelių, prasiskverbiančių į jų poringą tinklą, buvo neutrofilai – baltųjų kraujo kūnelių tipas, kuris veikia kaip pirmoji imuninės sistemos gynybos linija, o daug mažesnė, bet reikšminga dalis sudarė T ląstelės, kurios paprastai yra uždelsto ir daugumos dalis. labiau tikslinei naviko ląstelei (ar patogenui) nukreipta imuninė apsauga.
Tyrėjai mano, kad „Sukeldami nedidelį uždegimą, TES karkasai stimuliuoja jų vaskuliarizaciją ir padeda pritraukti tam tikras imuninių ląstelių klases, kurios papildytų imunines ląsteles, pasyviai keliaujančias per TES,” sakė pirmasis daktaras Joshua Brockmanas, kuris buvo Mooney komandos doktorantūros narys, o dabar yra Viskonsino-Madisono universiteto docentas.
„Skirtingais laiko momentais vėl pašalinę sušvirkštus pastolius, kultivuodami juos su CAR-T ląstelėmis ir išmatuodami ląstelių aktyvacijos lygį, galėjome padaryti išvadą, kad TES gali stimuliuoti CAR-T ląsteles mažiausiai septynias dienas po jų injekcijos.”
Navikų tyrimas
Siekdama išbandyti TES, kaip terapijos stiprintuvo, potencialą, komanda naudojo kliniškai reikšmingą žmogaus Burkitt limfomos pelės modelį – kraujo vėžį, kurį sukelia B ląstelės tampa vėžinėmis ir paveikia daugelį organų. Pirmiausia jie pelėms skyrė žmogaus limfomos ląsteles, o po to joms davė gydomąją dozę CAR-T ląstelių, sukurtų prieš šį naviką, prieš sušvirkščiant TES gyvūnams po oda.
Svarbu tai, kad TES, kuriame buvo visas IL-2, anti-CD3 ir anti-CD28 faktorių komplementas, padidino cirkuliuojančių CAR-T ląstelių skaičių daugiau nei penkis kartus, palyginti su tuščiu TES, kuriame trūko trijų faktorių, ir daugiau CAR-T ląstelių. įgijo naviko ląstelių naikinimo potencialą. Kai kitu atveju buvo naudojamos mažesnės CAR-T ląstelių dozės, kurių nepakako vėžiui išgydyti (subkuratyvinės dozės), CAR-T ląstelės padaugėjo dar daugiau.
„TES paėmė CAR-T ląsteles į jų porėtą struktūrą, kur jos padidino jų dauginimąsi, aktyvavimą ir diferenciaciją, o galiausiai ir jų išėjimą į kraują, kad galėtų atlikti naviko naikinimo funkcijas.” apibendrino Zhang.
„Ir, svarbiausia, kad limfoma sergantys gyvūnai, kuriems buvo skirtos subkuratyvios CAR-T ląstelių dozės ir tuščias TES, greitai pasidavė plintančiam vėžiui, gyvūnai, kuriems buvo sušvirkštos CAR-T ląstelės ir visiškai funkcionuojantis TES, išgyveno daug ilgiau.”
Brockmanas tai pridūrė „šis agresyvios limfomos pelės modelis buvo ideali priemonė koncepcijai įrodyti. Tačiau tai atitinka vėžiu sergantį pacientą vėlyvose ligos stadijose, kurių gydymui reikia daug citotoksinių T ląstelių potencialo. Perkeliant TES toliau į žmonių pacientus, gali prireikti net ilgiau trunkančių ir labiau subalansuotų metodų, kurie taip pat pagerintų CAR-T ląstelių atmintį apie navikus.”
„Šis Dave'o Mooney grupės tyrimas parodo inžinerijos panaudojimo galią imituoti daugialąstes sąveikas, kurios yra pagrindinės mūsų imuninės sistemos gebėjime kovoti su vėžiu. Ši technologija gali labai pakeisti daugelio vėžiu sergančių pacientų, kuriems taikoma CAR-T terapija ir kurie dar negauna naudos, gyvenimą.” sakė Wyss įkūrėjas direktorius Donaldas Ingberis, MD, Ph.D., kuris taip pat yra Harvardo medicinos mokyklos ir Bostono vaikų ligoninės kraujagyslių biologijos profesorius Judah Folkmanas ir SEAS bioinspired inžinerijos profesorius Hansjörg Wyss.
Kiti tyrimo autoriai yra Kwasi Adu-Berchie, Yutong Liu, Yoav Binenbaum, Irene de Lázaro, Miguel Sobral ir Rea Tresa.