miniatura|408x408px|Producția și perfuzia receptorilor antigenici himerici ai celulelor T:1. Celulele T sunt izolate din sângele pacientului2. O nouă genă care codifică un receptor de antigen himeric este încorporată în celulele T
3. Celulele T modificate sunt acum specifice unui antigen țintă dorit4. Celulele T modificate sunt proliferate in vitro5. Celulele T modificate sunt perfuzate pacientului În biologie, receptorii himerici de antigen (CARs) – cunoscuți și sub denumirea de imunoreceptori himerici, receptori himerici ai celulelor T sau receptori artificiali ai celulelor T – sunt proteine-receptor concepute în laborator pentru a oferi celulelor T noi abilități de legare de antigeni specifici. Receptorii sunt himerici deoarece, pe lângă capacitatea de legare a antigenelor specifice, au și capacitate de activare a celulelor T. În România, în prezent, această terapie se desfășoară la Institutul Clinic Fundeni, însă numai pentru anumite patologii și medicații specifice (Tisagenlecleucel).
Terapia cu celule CAR T utilizează limfocite T modificate pentru a trata patologii precum cancerul. Abordarea standard este de a recolta celule T de la pacienti, de a le modifica genetic pentru a fi capabile să atace țintit anumite celule tumorale, apoi de le introduce înapoi în circulația pacientului.
Celulele CAR T pot fi derivate fie autolog din celulele T aparținând sângelui pacientului, fie alogenic, din sângele unui donator (compatibil). Odată izolate, aceste celule T sunt modificate genetic pentru a exprima un anticorp specific (i.e. receptor himeric de antigen), folosind un vector derivat dintr-un lentivirus modificat, cum ar fi HIV (vezi Vectorul lentiviral în terapia genică). Astfel, celulele T sunt programate pentru a ținti un antigen prezent pe suprafața celulei tumorale. Celulele CAR T sunt proiectate pentru a fi specifice unui antigen care este exprimat pe o celulă tumorală, dar nu și pe celulele sănătoase.
După ce celulele T modificate (i.e. CAR T) sunt perfuzate în pacient, ele acționează activ împotriva celulelor canceroase. Când vin în contact cu antigenul specific de pe suprafața unei celule tumorale, celulele T se leagă de aceasta și se activează, apoi proliferează și devin citotoxice. Celulele CAR T distrug celulele tumorale prin mai multe mecanisme, inclusiv proliferarea celulară extinsă, crescând astfel gradul de toxicitate pentru celulele tumorale, precum și prin secreția crescută de factori care pot afecta celulele țintă: citokine, interleukine și factori de crestere.
Suprafața celulelor CAR T poate purta oricare dintre cele două tipuri de co-receptori: CD4 și CD8. Aceste două tipuri de celule, numite CD4+ și, respectiv, CD8+, au efecte citotoxice diferite și reciproc interactive. Terapiile care utilizează un raport de 1 la 1 al tipurilor de celule menționate anterior, se pare că oferă efecte antitumorale sinergice.
Istorie
Primii receptori himerici care conțin porțiuni dintr-un anticorp și receptorul celulei T au fost descriși în 1987 de Yoshihisa Kuwana și colab., și independent, în 1989, de Gideon Gross și Zelig Eshhar de la Institutul Weizmann din Israel. Denumite inițial „corpi T”, aceste abordări timpurii au legat capacitatea unui anticorp de a se atașa specific la anumtie antigene, cu lanțurile proteice TCR-a și TCR-β, heterodimer care alcătuiește 95% dintre receptorii celulei T.
În 1991, de către Arthur Weiss de la Universitatea din California, San Francisco, s-a demonstrat că receptorii himerici care conțin domeniul de semnalizare intracelular al CD3ζ activează semnalizarea celulelor T. Această lucrare a determinat ca domeniile intracelulare CD3ζ să fie adăugate la receptorii himeric cu domenii extracelulare asemănătoare anticorpilor, în mod obișnuit fragmente variabile cu lanț unic (scFv), precum și proteine precum CD4, denumite ulterior CARs de prima generație.
CAR de prima generație, conținând domeniile CD4 și CD3ζ a fost folosit în primul studiu clinic întreprins de Cell Genesys la mijlocul anilor 90', ce urmărea țintirea celuler infectate cu HIV de către celulele T cu receptori himerici, fără să se dovedească însă eficiența lor. Studii similare ale celulelor T CAR au fost concepute, în aceeași perioadă, împotriva tumorilro solide cu antigene precum MUC1, fără să se ajungă la remisiuni persistente.
La începutul anilor 2000, și alte domenii co-stimulatoare, precum CD28 sau 4-1BB, au fost adăugate la CARs de prima generație. Denumite CARs de a doua generație, aceste molecule au arătat eficiență mai mare în combaterea tumorilor în modelele preclinice. Studiile clinice de la începutul anilor 2010, folosind CAR-uri de a doua generație care vizează CD19, o proteină exprimată de celulele B normale, precum și de leucemiile și limfoamele cu celule B, au demonstrat eficacitatea clinică a terapiilor cu celule T CAR, determinând remisiuni complete la mulți pacienți refractari la tratementele convenționale. Aceste studii au condus în 2017 la aprobarea pe piață a primelor două terapii cu celule T CAR, de către FDA: tisagenlecleucel (Kymriah), comercializat inițial de Novartis pentru leucemia limfoblastică acută cu precursor de celulă B (B-ALL) și axicabtagene ciloleucel (Yescarta), comercializat inițial de Kite Pharma, pentru limfomul difuz cu celule B mari (DLBCL). În prezent există șase terapii cu celule T CAR aprobate de FDA.
Producție miniatura|Reprezentarea terapiei de transfer celular T CAR În primul rând, leucocitele sunt izolate folosind un separator de celule sanguine într-un proces cunoscut sub numele de afereză leucocitară. Celulele mononucleare din sângele periferic (PBMC) sunt apoi separate și colectate. În centrul de procesare celulară, celulele T specifice sunt stimulate astfel încât să prolifereze în număr mare. În acest scop, celulele T sunt de obicei tratate cu interleukina 2 (IL-2) și anticorpi anti-CD3. Anticorpii anti-CD3/CD28 sunt, de asemenea, utilizați în unele protocoale.
Apoi, prin intermediul transducției realizată printr-un vector retroviral - de obicei gammaretrovirus sau lentivirus-, gena ce codifică receptorul himeric de antigen este introdusă în genomul celulelor T. Acești vectori sunt siguri datorită ștergerii parțiale a regiunii U3. Noul proces de editare a genelor CRISPR/Cas9 a fost folosit recent în locul vectorilor retrovirali pentru a integra gena CAR în locuri specifice din genom.
Pacientul este supus chimioterapiei de limfodepleție înainte de introducerea celulelor T CAR. Epuizarea numărului de leucocite circulante la pacient supraregulează numărul de citokine produse și reduce competiția pentru resurse, ceea ce ajută la proliferarea celulelor T CAR modificate.
Aplicații clinice În martie 2019, existau aproximativ 364 de studii clinice în curs de desfășurare la nivel global care implică celule T CAR. Majoritatea acestor studii vizează cancerele de sânge: terapiile T CAR reprezintă mai mult de jumătate din totalitatea studiilor patologiilor hematologice maligne. CD19 continuă să fie cea mai populară țintă de antigen,Brudno and Kochenderfer. Chimeric antigen receptor T cell therapies for lymphoma. Nature Reviews Clinical Oncology. 2018. 15: 31-46. urmată de BCMA (exprimată în mod obișnuit în mielomul multiplu).Mikkilineni and Kochenderfer. Chimeric antigen receptor T-cell therapies for multiple myeloma. Blood. 2017. 130: 2594-602 În 2016, anumite studii au început să exploreze viabilitatea altor antigene, precum CD20. Terapia cu celule T CAR este mai puțin implicată în studiile privitoare la tumorile solide, majoritatea studiilor de terapii celulare implicând alte platforme, cum ar fi celulele NK.
Cancer Celulele T sunt modificate genetic pentru a exprima receptori de antigen himeric îndreptați specific împotriva antigenelor celulelor tumorale ale pacientului. Transferul adoptiv al celulelor CAR T este o terapie anti-cancer promițătoare, deoarece receptorii himerici de antigen au potențialul de a ținti, prin inginerie genetică, orice antigen asociat tumorii.
Cercetarea timpurie din terapia T CAR s-a concentrat pe cancerele de sânge. Primele tratamente aprobate folosesc receptori de antigen care vizează antigenul CD19, prezent în cancerele derivate din celulele B, precum leucemia limfoblastică acută (ALL) și limfomul difuz cu celule B mari (DLBCL). Există, de asemenea, eforturi în curs de a proiecta receptori de antigene care vizează multe alte antigene ale cancerelor de sânge, inclusiv CD30 în limfomul Hodgkin refractar; CD33, CD123 și FLT3 în leucemia mieloidă acută (AML); și BCMA în mielomul multiplu.
Tumorile solide au reprezentat o țintă mai dificilă. Identificarea antigenelor potrivite este o provocare: astfel de antigene trebuie să fie foarte exprimate pe majoritatea celulelor canceroase, dar în mare parte absente pe țesuturile sănătoase. Celulele T CAR au dificultăți în migrarea către centrul maselor tumorale solide, iar micromediul tumoral ostil le suprimă activitatea.
Bolile autoimune Există și alte utilizări potențiale pentru această nouă tehnologie. Celulele T pot media și toleranța la antigene. Celulele T reglatoare dotate cu un receptori himerici de antigen ar putea conferi toleranță față de antigenul respectiv, putând fi utilizate în transplantul de organe sau în boli autoimune precum lupusul.
Terapii aprobate +Terapii cu celule T CAR disponibile (în Europa/SUA).Terapia T CAR (Numele comercial)CompaniaAprobare de către Agenția abilitată: DataȚintaDomeniul de recunoaștere al antigenuluiDomeniul de semnalizare intracelularăIndicații (Boala tratată / Linia de tratament)Numărul de produs al Agenției, Eticheta medicamentuluitisagenlecleucel (Kymriah, disponibil și în România)NovartisFDA: 08/30/2017
EMA: 08/22/2018
MHLW: 05/15/2019CD19scFV41BB - CD3ζLeucemia limfoblastică acută cu celule B (A treia linie de tratament)
Limfom difuz cu celule B mari (A treia linie de tratament)
Limfom folicular (A treia linie de tratament)FDA:125646, Label EMA:004090, Labelaxicabtagene ciloleucel (Yescarta)Kite Pharma / GileadFDA: 10/18/2017
EMA: 08/27/2018
NMPA: 06/23/2021
MHLW: 12/22/2022CD19scFVCD28 - CD3ζLimfom difuz cu celule B mari (A doua linie de tratament)
Limfom folicular (A treia linie de tratament)
Limfom mediastinal primar cu celule B mari (A treia linie de tratament)FDA:125643, Label EMA:004480, Labelbrexucabtagene autoleucel (Tecartus)Kite Pharma / GileadFDA: 07/24/2020 EMA: 12/14/2020CD19scFVCD28 - CD3ζLimfom cu celule în manta (A treia linie de tratament)
Leucemie limfoblastică acută cu celule B (A treia linie de tratament)FDA:125703, Label EMA:005102, Labellisocabtagene maraleucel (Breyanzi)Juno Therapeutics / BMSFDA: 02/05/2021
EMA: 04/04/2022
MHLW: 12/20/2022CD19scFV41BB - CD3ζLimfom difuz cu celule B mari (A doua linie de tratament)FDA: 25714, Label EMA:004731, Labelidecabtagene vicleucel (Abecma)Bluebird Bio / BMSFDA: 03/26/2021 EMA: 08/18/2021BCMAscFV41BB - CD3ζMielom multiplu (A treia/patra linie de tratament)FDA:125736, Label EMA:004662, Labelciltacabtagene autoleucel (Carvykti)Janssen / J&JFDA: 02/28/2022 EMA: 05/25/2022BCMAVHH41BB - CD3ζMielom multiplu (A patra linie de tratament), (A doua linie de tratament)-FDA:125746, Label EMA:005095, Label
Siguranță Pot Exista efecte secundare grave rezultate din introducerea celulelor T CAR în organism, inclusiv sindromul de eliberare a citokinelor și toxicitatea neurologică. Deoarece este un tratament relativ nou, există puține date despre efectele pe termen lung ale terapiei cu celule T CAR. Există încă preocupări cu privire la supraviețuirea pe termen lung a pacientului, precum și complicațiile sarcinii la pacientele de sex feminin. Anafilaxia este rară, putând apărea după transuzii repetate de celule T CAR.