Przełom w leczeniu raka: naukowcy tworzą komórki CAR-T bezpośrednio w ciele pacjenta

Nowa technika rodem z Kalifornii może całkowicie odmienić sposób leczenia części nowotworów i radykalnie ściąć koszty terapii.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco pokazali na myszach, że da się „przeprogramować” ludzkie limfocyty T bez wyjmowania ich z organizmu. Zwykły zastrzyk zamienił część komórek odpornościowych w silne komórki CAR-T, które w krótkim czasie usunęły agresywne nowotwory krwi, a nawet trudne guzy lite.

Dlaczego dotychczasowe terapie CAR-T są tak trudne do zdobycia

Komórki CAR-T to jedna z najbardziej spektakularnych metod leczenia niektórych nowotworów krwi. Lekarze „uczą” limfocyty T rozpoznawać konkretną cząsteczkę na powierzchni komórek rakowych i dzięki temu kierują je jak precyzyjne rakiety na guz. U wielu pacjentów, dla których inne możliwości się wyczerpały, taka terapia doprowadziła do długo utrzymującej się remisji.

Problem polega na tym, że dla każdego pacjenta trzeba stworzyć jego własną, personalizowaną partię komórek CAR-T. To oznacza:

• pobranie limfocytów T z krwi pacjenta,
• wysłanie ich do wyspecjalizowanego laboratorium,
• zastosowanie inżynierii genetycznej i namnażanie komórek,
• ponowne podanie ich choremu na oddziale onkologicznym.

Cała procedura trwa kilka tygodni i kosztuje od 400 do 500 tysięcy dolarów, czyli równowartość kilkuset tysięcy złotych. Do tego dochodzi konieczność chemioterapii „przygotowującej”, która ma zrobić miejsce w szpiku kostnym dla nowych limfocytów T, a którą część chorych znosi bardzo źle.

Terapia, która mogła być przepustką do życia, stała się dla wielu chorych niedostępna – z powodu ceny, logistyki albo zwyczajnie braku czasu na oczekiwanie.

Nowe podejście: inżynieria genetyczna z poziomu strzykawki

Zespół Justina Eyquema z UCSF postanowił odwrócić całą logikę dzisiejszych terapii CAR-T. Zamiast wyjmować limfocyty T, modyfikować je w laboratorium i odsyłać do pacjenta, naukowcy opracowali sposób, by cała „magia” zadziałała wewnątrz organizmu.

Kluczem okazał się system dwóch rodzajów cząsteczek, które można podać dożylnie w formie zastrzyku:

• Pierwsza cząsteczka przenosi narzędzie CRISPR-Cas9 – to rodzaj molekularnych nożyczek do precyzyjnego cięcia DNA, skierowanych konkretnie do limfocytów T krążących we krwi.
• Druga cząsteczka zawiera nowy fragment DNA z instrukcją budowy receptora CAR, który ma trafić dokładnie w wybrane miejsce genomu i uruchamia się wyłącznie w limfocytach T.

Takie „dwupakowe” podejście ma kilka zadań naraz: dostarczyć CRISPR, wstawić nowy gen w ściśle określony punkt oraz trafić tylko w limfocyty T, nie uszkadzając innych komórek. To wymagało dopracowania cząsteczek tak, by z jednej strony skutecznie wiązały się z limfocytami T, a z drugiej nie były błyskawicznie usuwane przez układ odpornościowy.

To pierwszy raz, gdy badaczom udało się wprowadzić tak długi fragment DNA w dokładnie wybrane miejsce genomu ludzkich limfocytów T bez ich wcześniejszego pobierania z organizmu.

Ryzyko niechcianych zmian genetycznych

W laboratorium można dokładnie prześwietlić zmodyfikowane komórki, odsiać te wadliwe i dopiero wtedy wpuścić je do organizmu. Przy pracy „na żywo”, w krwiobiegu, takiej kontroli nie ma. Dlatego badacze musieli od początku zaprojektować system tak, by maksymalnie ograniczyć modyfikacje innych komórek niż limfocyty T.

Udało się to osiągnąć poprzez wybór konkretnego „adresu” w genomie limfocytów oraz użycie molekularnego przełącznika aktywnego tylko w tych komórkach odpornościowych. Według opisów badawczych, inne typy komórek praktycznie nie ulegały zmianie, choć oczywiście pełne dane bezpieczeństwa będzie można zebrać dopiero w badaniach klinicznych na ludziach.

Co udało się osiągnąć u myszy

Naukowcy przetestowali swoją metodę na myszach z tzw. „zhumanizowanym” układem odpornościowym, czyli takich, u których część komórek odpornościowych pochodziła od ludzi. To pozwala lepiej przewidzieć, jak terapia zachowa się u człowieka niż w typowym modelu zwierzęcym.

Nowy zastrzyk zastosowano w trzech trudnych sytuacjach onkologicznych:

W praktyce w niektórych narządach nawet 40 procent komórek odpornościowych zmieniło się w komórki CAR-T. Jedna dawka preparatu wystarczyła, by w ciągu dwóch tygodni praktycznie wszystkie badane myszy nie miały już śladów choroby w standardowych testach diagnostycznych.

Co ciekawe, świeżo powstałe komórki CAR-T, stworzone bezpośrednio w organizmie, wydawały się skuteczniejsze niż ich odpowiedniki przygotowane klasycznie w laboratorium.

Badacze tłumaczą to tym, że limfocyty T nie muszą przechodzić wyczerpującego procesu izolacji, modyfikacji i namnażania w sztucznym środowisku. Zostają cały czas w „swoim” organizmie, w naturalnych warunkach, przez co zachowują większą żywotność i zdolność do długotrwałego patrolowania tkanek.

Szansa na tańszą i bliższą pacjentom onkologię

Jeśli podobne wyniki uda się uzyskać u ludzi, stawka jest ogromna. Zniknąłby konieczny dziś łańcuch laboratoriów, przewożenia materiału biologicznego, skomplikowanych hodowli komórek. Terapia zbliżyłaby się do modelu „lek jak zastrzyk”, który można podać praktycznie w każdym większym szpitalu.

Badacze szacują, że taka zmiana mogłaby:

• radykalnie obniżyć koszt terapii CAR-T,
• skrócić czas od kwalifikacji do podania leku z tygodni do kilku dni,
• ułatwić dostęp pacjentom z mniejszych ośrodków, gdzie nie ma rozbudowanej infrastruktury onkologicznej,
• otworzyć drogę do szerszych wskazań, w tym guzów litych, które do tej pory były odporniejsze.

Aby doprowadzić tę technologię do etapu badań klinicznych, zespół założył spółkę Azalea Therapeutics. Ma ona zająć się dopracowaniem preparatu, kwestiami regulacyjnymi i projektowaniem pierwszych testów na ludziach.

Co może pójść nie tak

Entuzjazm w onkologii jest zawsze mieszany z ostrożnością. Ingerencja w genom komórek na żywo rodzi realne pytania. Potencjalne zagrożenia to między innymi:

• wstawienie genu CAR w niewłaściwe miejsce w DNA i zwiększenie ryzyka transformacji nowotworowej,
• nadmierna, burzliwa reakcja układu odpornościowego (np. burza cytokinowa),
• modyfikacja innych komórek niż limfocyty T, co mogłoby zaburzyć działanie narządów,
• nieprzewidywalna długość utrzymywania się zmodyfikowanych komórek w organizmie.

Każdy etap – od dawki preparatu, przez sposób podania, po wybór docelowego miejsca w genomie – trzeba będzie w badaniach klinicznych sprawdzić wyjątkowo dokładnie. Zwłaszcza że tu nie ma możliwości „wycofania” komórek po podaniu, tak jak przy klasycznej terapii, gdzie można kontrolować liczbę i jakość wlewu.

Co ta technologia może zmienić w przyszłości

Jeśli terapia in vivo CAR-T przejdzie pozytywnie kolejne etapy, jej zastosowanie może wyjść daleko poza onkologię. Podobne rozwiązania – czyli celowana edycja genów określonych komórek wewnątrz organizmu – teoretycznie da się wykorzystać także w chorobach autoimmunologicznych czy genetycznych, gdzie trzeba zmienić sposób działania układu odpornościowego.

Dla pacjentów onkologicznych kluczowa może być też prostsza logistyka. Zamiast podróżować do nielicznych, wysoko wyspecjalizowanych centrów, chorzy mogliby leczyć się w szpitalach bliżej domu. To nie tylko kwestia wygody, ale i psychiki: mniejszy stres, krótszy czas rozłąki z rodziną, łatwiejsza opieka.

Dla czytelników, którzy mniej śledzą temat, warto dodać jedno: CRISPR-Cas9 to narzędzie do cięcia DNA opracowane zaledwie kilkanaście lat temu. Tempo, w jakim przeniosło się z badań podstawowych do zaawansowanych terapii, pokazuje, jak szybko zmienia się medycyna. Dlatego w najbliższych latach można spodziewać się kolejnych doniesień o próbach „naprawiania” komórek bezpośrednio w organizmie – nie tylko w onkologii, ale też w kardiologii, neurologii czy leczeniu rzadkich chorób dziedzicznych.

Z praktycznego punktu widzenia warto śledzić te informacje z podwójnym filtrem: z nadzieją, bo część dotychczas nieuleczalnych nowotworów może z czasem stać się chorobą przewlekłą, oraz z rozsądkiem – bo droga od obiecujących badań na myszach do rutynowego leczenia pacjentów to zwykle lata pracy, testów i sporów regulacyjnych.