Gebrauchsfertige CAR-T-Therapie: eine sinnvolle oder eine echte Zukunft?

Seit der Zulassung der CAR-T-Therapie im Jahr 2017 ist der Durchbruch in der präklinischen und klinischen Entwicklung dieser Durchbruchstherapie explosionsartig angestiegen. Auf dem ASH-Jahrestreffen im vergangenen Jahr zeigten die von Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma und vielen chinesischen biomedizinischen Unternehmen entwickelten CAR-T-Therapien erstaunliche Daten. In diesem Jahr werden voraussichtlich mehr als zwei CAR-T-Therapien von der FDA zugelassen, und die Anzahl der zugelassenen Therapien wird sich verdoppeln.

Obwohl die zugelassene CAR-T-Therapie eine ausgezeichnete und lang anhaltende Wirksamkeit bei der Behandlung von Blutkrebs gezeigt hat, steht ihre Förderung vor vielen Herausforderungen. Die derzeit zugelassene CAR-T-Therapie ist eine autologe CAR-T-Therapie. Dies bedeutet, dass Ärzte T-Zellen von Patienten erhalten und den chimären Antigenrezeptor gentechnisch gegen Krebsantigene auf der Oberfläche von T-Zellen in vitro exprimieren müssen. (CAR), und dann werden die proliferierten Zellen an den Patienten zurückgegeben. Dieser mühsame Produktionsprozess kann bis zu 3 Wochen dauern und ist kostenintensiv. Einige Patienten können aufgrund ihres Gesundheitszustands, ihrer Vorbehandlung und aus anderen Gründen nicht genügend T-Zellen bereitstellen, weshalb sie nicht in der Lage sind, von dieser bahnbrechenden Technologie zu profitieren.

Die Gewinnung von Zellen von gesunden Spendern zur Herstellung allogener CAR-T-Zellen hat das Potenzial, diesen Herausforderungen zu begegnen, denen sich autologe CAR-T-Zellen gegenübersehen. Zu Beginn des neuen Jahres lieferte eine in Nature Reviews Drug Discovery veröffentlichte Übersicht eine detaillierte Bestandsaufnahme des Entwicklungsstatus der gebrauchsfertigen allogenen CAR-T-Therapie.

Vorteile und Herausforderungen allogener CAR-T-Zellen

Der Herstellungsprozess allogener CAR-T-Zellen beginnt mit T-Zellen oder anderen Zelltypen, die von gesunden Spendern stammen. Nachdem diese Zellen gentechnisch verändert wurden, um CAR zu exprimieren, das Krebszellen auf der Zelloberfläche angreifen kann, werden sie weiter verarbeitet. Das Editieren von Genen verringert das Risiko, dass allogene CAR-T-Zellen den Wirt angreifen, und die Möglichkeit, dass Wirtszellen allogene CAR-T-Zellen abstoßen. Diese Zellen werden dann kultiviert, vermehrt, gereinigt und in Produkte aufgeteilt, die jederzeit verwendet und gefroren gelagert werden können.

Die Vorteile dieser CAR-T-Therapie sind:

Eine große Anzahl von CAR-T-Zellen kann aus Zellen erzeugt werden, die von einem einzigen gesunden Spender stammen und die Bedürfnisse einer großen Anzahl von Patienten erfüllen. Allogene, das sich für die Entwicklung allogener CAR-T-Zellen einsetzt, gibt beispielsweise an, dass von einem gesunden Spender stammende Zellen als CAR-T-Therapie für 100 Krebspatienten verwendet werden könnten.

Diese Zellen wurden erzeugt und im Vorrat eingefroren, und Patienten, die behandelt werden müssen, müssen nur die Vorratstherapie auftauen, um eine sofortige Behandlung zu erhalten, wodurch die Verzögerungen im Herstellungsprozess der autologen CAR-T-Therapie beseitigt werden.

Darüber hinaus können Krebspatienten aufgrund der begrenzten Anzahl ihrer eigenen T-Zellen in der Regel nicht mehrere CAR-T-Therapien erhalten. Die allogene CAR-T-Therapie kann Patienten leichter wiederholt behandeln und das Antigen, auf das die CAR-T-Therapie abzielt, ändern, um die Resistenz gegen die CAR-T-Therapie zu überwinden.

Die Entwicklung der allogenen CAR-T-Therapie muss sich jedoch auch zwei besonderen Herausforderungen stellen: Erstens können die in den Patienten eingebrachten allogenen Zellen den Wirt angreifen und zu einer lebensbedrohlichen Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit (GVHD) führen. und allogene Zellen können von den Immunzellen des Wirts schnell erkannt und eliminiert werden, wodurch ihre Antitumoraktivität begrenzt wird.

Strategien zur Behandlung der Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit

Allogene CAR-T-Zellen greifen das Wirtsgewebe an, weil die auf der Oberfläche dieser T-Zellen exprimierten T-Zellrezeptoren (TCRs) Alloantigene auf dem Wirtsgewebe erkennen und so T-Zell-Angriffe auf das Wirtsgewebe auslösen können. Gegenwärtig werden Strategien zur Überwindung der Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Eine verwendet Geneditierungsmethoden, um die natürliche TCR-Expression auf T-Zellen zu eliminieren, und die andere verwendet andere Zelltypen, die keine GVHD verursachen.

Die Geneditierungsmethode eliminiert die natürliche TCR-Expression von TCR

Der auf der Oberfläche häufig verwendeter T-Zellen vom αβ-Typ natürlich exprimierte TCR ist der Schlüssel zur Vermittlung des Angriffs dieser T-Zellen auf den Wirt. Forscher haben verschiedene Methoden entwickelt, um die TCR-Expression auf der Oberfläche dieser Zellen zu verhindern. Eine der am schnellsten wachsenden Methoden ist der Einsatz von Gentechnologie. Der TCR-Proteinkomplex auf der Oberfläche von T-Zellen vom αβ-Typ besteht aus einer α-Kette und einer β-Kette, und nur ein Gen kodiert für die konstanten Regionen der α-Kette. Daher ist die Unterbrechung von Genen, die für die konstante Region der T-Zell-Rezeptor-Alpha-Kette (TRAC) kodieren, ein direkter und wirksamer Weg, um die Expression von TCR vom Alpha-β-Typ zu verhindern. Allogene CAR-T-Therapien, die mit dieser Strategie entwickelt wurden, wurden in klinische Studien aufgenommen.

Der Vorteil dieser Strategie besteht darin, dass CAR-T-Zellen unter Verwendung einer großen Anzahl von αβ-Typ-T-Zellen in gesunden Spendern als Rohmaterialien hergestellt werden können. Es gibt eine Vielzahl von Techniken zur Bearbeitung von Genen, mit denen TRAC-kodierende Gene spezifisch gestört werden können, darunter Zinkfinger-Nuklease (ZFN), transkriptionsaktivatorähnliche Effektor-Nuklease (TALEN), MegaTAL und das CRISPR-Gen-Bearbeitungssystem. In der neuesten Studie verwendeten die Forscher den homologen Rekombinationsmechanismus der Zelle, um das CAR-exprimierende Transgen in die TRAC-Genstelle zu lenken. Diese Strategie hat die Wirkung von "zwei Fliegen mit einer Klappe". Während die natürliche TCR-Expression von T-Zellen zerstört wird, wird das CAR-Transgen an der TRAC-Genstelle exprimiert und akzeptiert die Regulation des natürlichen TCR-Genpromotors. Tierversuche haben gezeigt, dass die durch diese Strategie erzeugte CD19-zielgerichtete CAR-T-Therapie eine bessere Antikrebsaktivität aufweist als die durch zufällige Insertion von CAR-Transgenen erzeugte CAR-T-Therapie.

Eine versteckte Gefahr bei der Verwendung von Geneditierungsstrategien besteht in den potenziellen Risiken von Effekten, die bei der Geneditierungstechnologie außerhalb des Zielbereichs liegen. Da allogene Zellen letztendlich vom Wirt eliminiert werden, ist die Auswirkung dieses potenziellen Risikos möglicherweise relativ gering.

Verwendung von Zelltypen, die das Risiko für GVHD verringern

Eine andere Strategie zur Verringerung des Risikos allogener CAR-T-Zellen, die den Wirt angreifen, besteht in der Verwendung von Zelltypen, die kein GVHD produzieren oder ein geringeres Risiko für die Produktion von GVHD haben. Sie umfassen natürliche Killerzellen (NK-Zellen), γδ-T-Zellen, NK-T-Zellen (T-Zellen, die NK-Zelloberflächenmarker exprimieren) und virusspezifische Gedächtnis-T-Zellen.

Strategien zur Verbesserung der allogenen Persistenz von CAR-T-Zellen

Obwohl die oben genannten multiplen Methoden das Risiko verringern können, dass allogenes CAR-T in den Patienten eingeführt wird, um den Wirt anzugreifen, muss die allogene CAR-T-Therapie auch eine andere große Herausforderung lösen, dh, das Immunsystem des Patienten erkennt diese Zellen als "fremde" Zellen, die eine Immunabstoßung gegen sie verursachen. Diese Immunabstoßung zerstört schließlich allogene CAR-T-Zellen, die in den Patienten eingeführt werden. Die durch die eigenen T-Zellen des Patienten vermittelte Immunantwort beginnt möglicherweise zu wirken, sobald die Allocar-T-Therapie eingeleitet wird, wodurch die Wirksamkeit der Allocar-T-Therapie verringert wird. Daher ist die Verbesserung der Haltbarkeit der allogenen CAR-T-Therapie ein dringendes Problem auf diesem Gebiet. Die aktuelle Forschung zur Lösung dieses Problems ist in die folgenden Richtungen:

Effektivere Lymphozyten-Clearance

Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass es zur Proliferation der importierten CAR-T-Zellen bei Patienten erforderlich ist, vor dem Import der Zellen die vorhandenen Lymphozyten der Patienten mit einer Chemotherapie und anderen Mitteln zu entfernen, um das importierte CAR bereitzustellen -T-Zellen mit proliferativem Raum. Für allogene CAR-T-Zellen kann der Schritt des Entfernens von Lymphozyten wichtiger sein, da die verbleibenden Wirt-T-Zellen die "fremden" CAR-T-Zellen sofort angreifen.

Eine aktuelle Forschungsmethode besteht darin, allogene CAR-T-Zellen resistent gegen Medikamente zu machen, die T-Zellen durch Gen-Editierung klären, und diese Zellen werden von Medikamenten, die T-Zellen klären, nicht beeinflusst. Allogens UCART19 nutzt beispielsweise die Gen-Bearbeitung, um Gene auszuschalten, die das CD52-Protein in Zellen exprimieren. Dies macht diese Zellen resistent gegen Alemtuzumab, einen monoklonalen Antikörper, der T-Zellen durch Bindung an CD52 abtötet. Durch die Kombination von Alemtuzumab mit einer Chemotherapie können die reifen T-Zellen des Wirts wirksamer gereinigt und die reifen T-Zellen des Wirts auf einem niedrigen Niveau gehalten werden. Gleichzeitig kann die allogene CAR-T-Therapie noch funktionieren.

Durch das Editieren von Genen können allogene CAR-T-Zellen auch gegen Chemotherapeutika resistent werden, die T-Zellen klären, sodass sie in einer Umgebung, die das Wachstum von T-Zellen hemmt, einwandfrei funktionieren können. Der Nachteil dieser Strategie besteht jedoch darin, dass der Gehalt an endogenen T-Zellen bei Patienten auf ein sehr niedriges Niveau reduziert wird, was zu einem signifikant erhöhten Infektionsrisiko führt.

Reduzieren Sie die Immunogenität allogener CAR-T-Zellen

Erfahrungen mit Organtransplantationen und hämatopoetischen Stammzelltransplantationen haben gezeigt, dass der Hauptphänotyp des humanen Leukozytenantigens (HLA) des Spenders, der dem HLA-Phänotyp des Wirts ähnlich ist, die Immunabstoßung des Transplantats signifikant verringern kann. Basierend auf dieser Erfahrung ist es theoretisch möglich, eine Donorzellbank durch Auffinden eines Donors mit einem spezifischen HLA-Phänotyp aufzubauen, aus dem Donor-Matched-Donor-Zellen ausgewählt werden können, um allogene CAR-T-Zellen zu erzeugen.

Weil HLA-Protein der Klasse 1 ein Schlüsselmolekül ist, das Immunabwehrfaktoren vermittelt. Eine andere Strategie ist die Verwendung von Gentechnik zur Eliminierung des HLA-Proteins vom Typ 1, das auf der Oberfläche allogener CAR-T-Zellen exprimiert wird. Die Expression von HLA auf der Zelloberfläche erfordert eine Untereinheit namens β2-Mikroglobulin. Das Ausschalten des Gens von β2-Mikroglobulin kann die Expression von HLA-Protein auf der Zelloberfläche verhindern und dadurch die Immunogenität dieser Zellen verringern.

Wählen Sie die beste T-Zell-Teilmenge

Die T-Zellpopulation enthält mehrere T-Zell-Subpopulationen mit unterschiedlichen Funktionen und Phänotypen. Verschiedene T-Zell-Subpopulationen unterscheiden sich auch in ihrer Fähigkeit, Krebszellen anzugreifen, und ihrer Persistenz bei Patienten. Präklinische Studien haben zum Beispiel gezeigt, dass CAR-T-Zellen, die von CD8-positiven und CD4-positiven naiven T-Zellen (TN) und T-Zellen mit zentralem Gedächtnis (TCM) produziert werden, bei der Abtötung von Krebszellen wirksamer sind.

Klinische Studien unter Verwendung der autologen CAR-T-Therapie bei chronischer lymphatischer Leukämie haben gezeigt, dass die Qualität von TCM und stammähnlichen Gedächtnis-T-Zellen (TSCM) mit Selbstreplikationsfähigkeit und Expressionsniveaus (einschließlich PD-1, TIM3, LAG3 usw.) ) sind wichtige Indikatoren für die Aktivität und Persistenz der CAR-T-Therapie.

Durch Verbesserung der Screening- und Zellkulturtechniken können daher spezifische T-Zell-Subpopulationen angereichert werden, um die Haltbarkeit der Therapie zu verbessern. In dieser Hinsicht können T-Zellen, die von gesunden Spendern erhalten wurden, potenzielle Vorteile haben, da sie nicht mit vorherigen Therapien behandelt wurden, die die T-Zellpopulation beeinflussen können, und daher T-Zellen liefern können, die reich an TN, TCM und TSCM sind.

Klinischer Fortschritt der allogenen CAR-T-Therapie

Gegenwärtig wurde eine Reihe von allogenen CAR-T-Therapien zur Behandlung von Blutkrebs und soliden Tumoren, wie Patienten mit akuter lymphoblastischer Leukämie und akuter myeloischer Leukämie (ALL), in klinische Studien aufgenommen (siehe nachstehende Tabelle).

Auf der ASH-Jahrestagung 2018 zeigten die von Allogene entwickelten vorläufigen klinischen Ergebnisse von UCART19, dass UCART19 bei der Behandlung von Patienten mit rezidiviertem und refraktärem ALL ein vollständiges Ansprechen von 82% / vollständiges Ansprechen auf unvollständige hämatologische Erholung (CR / CRi) erreichte. Aufgrund der begrenzten Dauer von UCART19 bei Patienten erhielten pädiatrische Patienten, die UCART19 erhielten, anschließend eine hämatopoetische Stammzelltransplantation.

Die Zukunft der CAR-T- und Zelltherapie

In Bezug auf die "gebrauchsfertige" CAR-T-Therapie hat die Branche auch zwei unterschiedliche Ansichten. Viele Menschen glauben, dass es die Schmerzpunkte der schwierigen CAR-T-Therapie und des langen Produktionszyklus lösen und neue Hoffnung für mehr Patienten auf der ganzen Welt bringen kann. Einige Experten glauben jedoch, dass die "gebrauchsfertige" CAR-T-Therapie nur vorübergehend ist. "Zweckmäßigkeit". Letztendlich sind es unsere Erkenntnisse zur "autologen" CAR-T-Therapie.

Dr. Rick Klausner, Gründer und CEO von Lyell Immunopharma, blickt in die Zukunft der Zelltherapie. Der frühere Leiter des National Cancer Center (NCI) wies darauf hin, dass eine der Beweggründe für die Entwicklung von "gebrauchsfertigen" CAR-T-Therapien in den Engpässen bei der Entwicklung von "autologen" CAR-T-Therapien liege. Wir müssen jedoch feststellen, dass die derzeitige Technologie zur Herstellung der CAR-T-Therapie noch lange nicht ausgereift ist. 5-10 Jahre später wird sich die Entwicklung und Herstellung von Zelltherapien von heute stark unterscheiden.

Dr. Klausner erwähnte, dass die derzeitige Produktion von Zelltherapien zeitaufwändig und mühsam ist, weil wir nicht wissen, welche dieser Zellen wirklich therapeutisch sind. Daher können wir T-Zellen nur kontinuierlich ausdehnen und hoffen, dass unter den astronomischen Zellen die Anzahl der Zellen mit heilender Wirkung den Standard erreichen kann. Wenn wir in Zukunft die Untergruppen von Zellen isolieren können, die heilende Wirkung haben, können wir die Anzahl der zur Krebsbehandlung benötigten Zellen erheblich reduzieren. Dies kann die Anzahl der Zellen, die wir zum Kultivieren benötigen, erheblich reduzieren und die Produktionszeit von Zelltherapien von Wochen auf Tage verkürzen.

Das klingt nach Himmel und Erde, ist aber ein Weg nach vorne. Sie wissen, in einer Zeit, in der ein Taschenrechner ein ganzes Haus einnimmt, können nicht viele Menschen mit dem Aufkommen von Smartphones rechnen. Zwischen beiden liegen nur wenige Jahrzehnte.

Dr. Patrick Hwu, Direktor des MD Anderson Cancer Center für Krebsmedizin, wies auf verschiedene Anwendungsmöglichkeiten hin. Bei einigen empfindlicheren Krebsarten kann die "gebrauchsfertige" CAR-T-Therapie kurzfristig gut funktionieren, sodass Sie sich keine Sorgen darüber machen müssen, dass sie vom Immunsystem abgestoßen wird. Bei soliden Tumoren hoffen wir, dass T-Zellen so lange wie möglich in der Nähe des Tumors bleiben und die "autologe" CAR-T-Therapie mehr Spielraum hat.

Wir müssen wissen, dass das heiße Gerede über "gebrauchsfertige" und "autologe" CAR-T-Therapie nur die Spitze des Eisbergs der Zelltherapie ist. Ja, seit seiner Zulassung hat das Gebiet der CAR-T-Therapie viel Aufmerksamkeit und Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Zwei Experten wiesen jedoch darauf hin, dass die Zelltherapie nicht die einzige CAR-T-Therapie ist. Eine andere Zelltherapie als die T-Zelltherapie ist auch die zukünftige Entwicklungsrichtung. Es wird erwartet, dass die Gen- und Zelltherapie Patienten auf der ganzen Welt unter dem Einfluss der Biotechnologie neue Durchbrüche bescheren wird.