Назад
Два исследования на мышах показали, что исследователи могут контролировать, когда и где CAR T клетки активны, потенциально преодолевая предыдущие препятствия для лечения на основе CAR T.
Химерные антигенные рецепторные Т-клетки, более известные как CAR Т-клетки, - это мощные средства иммунотерапии, полученные из существующих иммунных клеток ракового пациента и созданные для борьбы с его конкретной опухолью. Однако, несмотря на их успех в лечении некоторых видов рака, они не справляются с другими опухолями, например, с опухолями поджелудочной железы, которые вырабатывают умные способы избегать иммунного обнаружения.
Но такие неудачи могут скоро остаться в прошлом: в двух новых исследованиях на мышах, опубликованных 15 декабря в журнале Science, ученые раскрыли тактику создания манипулируемых CAR T-клеток. Исследователи, стоящие за этими работами, утверждают, что благодаря новым подходам они смогут преодолеть нынешние препятствия, стоящие на пути CAR T-терапии. Новые методы позволяют им контролировать, когда и где CAR T клетки будут активны, нацеливаясь на опухоли в определенное время и не позволяя CAR T клеткам становиться менее эффективными со временем, что часто происходит при раке.
Грегуар Алтан-Бонне, системный иммунолог из Национального института здоровья (NIH) США, который в соавторстве опубликовал в журнале Science обзор обоих исследований, но не принимал участия ни в одном из них, отмечает, что в настоящее время врачи вводят Т-клетки пациентам в надежде, что пациенты ответят на лечение. С помощью новых методов ученые смогут активировать и выключать CAR T-клетки и "заставлять их делать то, что мы хотим", - говорит он. "Мы действительно видим ускорение того, что можно сделать", - добавляет он.
"Мы создаем новый иммунный ответ".
Химерные антигенные рецепторы (CAR) - это синтетические белки, созданные по образцу обычных рецепторов Т-клеток, но предназначенные для воздействия на опухоли. CAR встраиваются в собственные Т-клетки пациента, тем самым обеспечивая иммунную систему пациента целой армией клеток, готовых охотиться за любыми раковыми клетками, которые они найдут. Но эта армия с трудом справляется с солидными раковыми опухолями, рассказывает Венделл Лим, клеточный и молекулярный биолог Калифорнийского университета и соавтор одного из исследований, поскольку окружающая опухоль среда является иммуносупрессивной и блокирует CAR, не позволяя клеткам, созданным на основе CAR, обнаружить свою цель.
Один из способов преодоления этой проблемы - усилить иммунную систему пациента в целом, чтобы компенсировать подавление вокруг опухоли. Но поскольку опухоли растут в течение нескольких недель или дольше, такое усиление иммунитета должно длиться так же долго, а длительная иммунная активность может привести к тому, что Т-клетки перейдут в "истощенное" состояние, в котором они не смогут эффективно уничтожать раковые клетки. Поэтому Лим поставил перед собой задачу решить проблему подавления иммунитета в окружении опухоли.
Он и его лаборатория впервые сконструировали CAR T-клетки так, чтобы они вырабатывали IL-2, иммуноукрепляющий цитокин, который, как известно, стимулирует рост T-клеток. Лим поясняет, что IL-2 заставляет Т-клетки более эффективно проникать в солидные опухоли и привлекать другие Т-клетки для участия в атаке, но при системном введении в высоких дозах цитокин может иметь опасные побочные эффекты, что делает локальную доставку крайне необходимой.
К сожалению, доставить IL-2 туда, где он необходим, и никуда больше - непростая задача. CAR T-клетки активируются, когда их CAR связываются с антигенами опухоли, поэтому теоретически, создание таких клеток, которые будут вырабатывать IL-2 при активации, приведет к специфическому для опухоли высвобождению цитокинов. Но это не работает, если CAR блокируются, поэтому Лим и его коллеги дали клеткам альтернативный активирующий рецептор под названием synNotch, который, по их прогнозам, сможет обойти иммуносупрессивную тактику опухоли.
В человеческих клетках in vitro synNotch мог связываться с антигенами опухоли, активируя и заставляя CAR T-клетки, обладающие двумя рецепторами, выделять IL-2. Выброс IL-2 заставил сконструированные CAR T-клетки и кокультивированные неинженерные T-клетки размножаться и готовиться к борьбе с опухолью. В последующем эксперименте исследователи ввели перепроектированные CAR T-клетки, содержащие synNotch, мышам с опухолями поджелудочной железы и меланомой. В течение 60 дней после инъекции Т-клетки уменьшили или уничтожили опухоли.
"Мы обнаружили, что, сделав это, мы смогли создать клетки, способные убивать очень, очень сложные виды рака, такие как рак поджелудочной железы", - говорит Лим, добавляя, что он в восторге от полученных результатов, потому что они показывают, "что можно изменить супрессивную среду опухоли". "Они сделали более интеллектуальную CAR T-клетку", - считает Майкл З. Лин, биоинженер из Стэнфорда, который не участвовал в обоих исследованиях, но назвал работу Лима "великолепной".
В то время как Лим и его команда наделили CAR T-клетки способностью к самоактивации, иммунолог Ахмад Халил из лаборатории Бостонского университета нашел другой способ заставить CAR T-клетки производить IL-2 по требованию, который они описали в другом исследовании, опубликованном на днях в Science.
Группа нацелилась на использование существующих противораковых препаратов для включения определенных генов CAR T-клеток, объясняет он. Таким образом, они могли бы активировать определенные гены в определенное время и регулировать активность клеток. Для этого они создали синтетические факторы транскрипции на основе небольших аминокислотных последовательностей в форме сэндвича, называемых цинковыми пальцами, которые связываются с ДНК.
Каждый из этих synZFTR, как они назвали свои новые белки, был разработан таким образом, чтобы связываться с целевой последовательностью только в присутствии фармацевтического препарата. Таким образом, "мы создали эти "генные переключатели", которые могут быть активированы или активированы и регулированы этими одобренными FDA препаратами", - объясняет Халил. Затем группа использовала свои переключатели, чтобы попытаться контролировать экспрессию CAR в Т-клетках. И это сработало: они смогли вызвать экспрессию CAR в ответ на противораковый препарат тамоксифен, переключив CAR Т-клетки из состояния "выключено" в состояние "включено", ориентированное на опухоль.
В другом эксперименте они использовали отдельный synZFTR с другим препаратом, чтобы вызвать высвобождение IL-2 в Т-клетках, лишенных рецепторов CAR. Это позволило ученым вызвать пролиферацию под действием IL-2 как in vitro, так и у мышей. По словам Халила, "такая стимуляция пролиферации "по требованию" может стать способом... снова запустить Т-клетки" после их истощения.
Наконец, они проверили, могут ли они управлять обоими переключателями одновременно или в разное время внутри одного и того же животного. Теоретически, говорит Халил, это может позволить исследователям дистанционно управлять Т-клетками для выполнения определенных функций в определенное время. "Т-клетки выполняют различные [функции] в зависимости от комбинации и времени сигналов, которые они получают", - объясняет Халил. Поэтому мы спросили: "Можем ли мы синтетически имитировать это?". И короткий ответ - да".
Доставляя два препарата для активации различных генных переключателей, исследователи обнаружили, что они могут приказать Т-клеткам вырабатывать CAR, а затем IL-2 в разные моменты времени. На мышиной модели рака поджелудочной железы исследователи показали, что последовательная активация (сначала CAR, затем IL-2) более эффективно очищает опухоли, чем лечение одним препаратом или одновременное лечение.
Халил уверен, что подобный транскрипционный контроль может позволить исследователям программировать типы клеток и контролировать их активность, хотя это "немного отдаленная перспектива", признает он. "Но я надеюсь, что это поразит воображение исследователей и заставит нас задуматься о том, как мы можем спроектировать наши клетки более сложными и умными".
Хотя подходы Лима и Халила разрабатывались независимо друг от друга, их можно объединить для создания тонко настроенной иммунотерапии, считает Алтан-Боннет. В тандеме эти два подхода могут быть использованы для создания CAR Т-клеток, которые активируются только в случае необходимости. Технология лаборатории Лима может направлять Т-клетки к опухолям, где они получают сигнал к атаке. Затем, с помощью технологии из исследования Халила, исследователи могут точно контролировать, как выглядит эта атака, и даже отключать клетки, не давая им дойти до точки истощения, предполагает Алтан-Бонне. Таким образом, "исследователи могли бы вооружить Т-клетки множеством инструментов, необходимых для борьбы с опухолями", - уверен Алтан-Боннет, и устранить необходимость в системном введении таких препаратов, как IL-2, которые могут иметь неприятные побочные эффекты.
И Лим, и Халил надеются в будущем перенести свои открытия в клинику.
