Jedna zastrzyk i komórki odpornościowe ruszają do ataku na raka

Genetycy z USA pokazali terapię, która jednym zastrzykiem zamienia własny układ odpornościowy w precyzyjną broń przeciw nowotworom.

Na razie metoda działa tylko u myszy, ale wyniki robią wrażenie nawet na doświadczonych onkologach. Naukowcy twierdzą, że jeśli uda się przenieść ją na ludzi, leczenie wielu nowotworów może stać się szybsze, tańsze i dostępne nie tylko w kilku topowych ośrodkach, lecz także w zwykłych szpitalach powiatowych.

Nowa generacja terapii CAR-T: fabryka leku wewnątrz organizmu

Od kilku lat terapia CAR-T uchodzi za jedną z najbardziej obiecujących metod walki z nowotworami krwi. Lekarze pobierają limfocyty T pacjenta, modyfikują je genetycznie w specjalistycznym laboratorium, a potem podają z powrotem. Tak „przeprogramowane” komórki potrafią rozpoznawać i niszczyć komórki nowotworowe niezwykle skutecznie.

Problem w tym, że cały proces jest koszmarnie drogi i powolny. W USA leczenie jednego pacjenta to nawet 400–500 tysięcy dolarów, a od pobrania krwi do podania gotowych komórek mijają tygodnie. Do tego pacjent musi przejść chemioterapię przygotowującą szpik, a terapię oferuje tylko garstka wysoko wyspecjalizowanych ośrodków.

Zespół Justina Eyquema z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco zaproponował zupełnie inną drogę. Zamiast wyciągać komórki odpornościowe z organizmu, przerabia je bezpośrednio w ciele pacjenta przy pomocy jednej zastrzyku zawierającego dwie specjalnie zaprojektowane cząstki.

Organizm myszy stał się w praktyce własną fabryką zaawansowanej terapii CAR-T – bez pobierania komórek i bez pracy w drogich laboratoriach.

Jak działa ten „dwucząsteczkowy” zastrzyk

Nowa technika łączy dwie przełomowe technologie: edycję genów CRISPR-Cas9 oraz klasyczną koncepcję receptora CAR. Całość trafia do krwiobiegu w formie jednej terapii podawanej dożylnie.

• Pierwsza cząstka przenosi maszynerię CRISPR-Cas9. Jest zaprojektowana tak, by rozpoznawać i celować w limfocyty T krążące we krwi. Po wniknięciu do komórki uruchamia precyzyjne „cięcie” w konkretnym miejscu genomu.
• Druga cząstka dostarcza materiał genetyczny z instrukcją budowy receptora CAR, zaprogramowanego do rozpoznawania komórek nowotworowych.

W praktyce wygląda to tak: CRISPR przygotowuje idealne miejsce w DNA limfocytu T, a dostarczony gen CAR „wkleja się” dokładnie tam, gdzie zaplanowali naukowcy. Komórka odpornościowa dostaje nową funkcję i zaczyna polować na raka.

Leukemia znika u myszy w mniej niż dwa tygodnie

Gdy naukowcy przetestowali terapię na myszach z białaczką, efekt zaskoczył nawet ich samych. Jak podaje uczelnia UCSF, jedna dawka terapeutycznego zestawu wystarczyła, by u prawie wszystkich zwierząt zniknęły jakiekolwiek wykrywalne ślady choroby w ciągu niespełna dwóch tygodni.

Jedna iniekcja przeprogramowała układ immunologiczny myszy tak skutecznie, że ślady białaczki przestały być wykrywalne w ciągu kilkunastu dni.

Nowa metoda poradziła sobie nie tylko z białaczką. Skutecznie uderzyła też w szpiczaka plazmocytowego, czyli inny groźny nowotwór krwi. To ważny sygnał, że ta strategia może działać na więcej niż jeden typ choroby hematologicznej.

Pierwsze sygnały skuteczności także w guzach litych

Prawdziwym zaskoczeniem były jednak wyniki przy rzadziej omawianym, ale trudnym w leczeniu nowotworze – mięsakach, czyli guzach wywodzących się z tkanek miękkich lub kości. Klasyczne terapie CAR-T zwykle sobie z nimi nie radzą, bo guzy lite mają silne mechanizmy obronne, które blokują komórki odpornościowe.

W przypadku nowej terapii naukowcy zaobserwowali zmniejszenie wielkości takich guzów u myszy. W niektórych narządach komórki CAR-T powstałe w organizmie stanowiły nawet 40 procent wszystkich komórek układu odpornościowego. Oznacza to, że organizm potrafił wyprodukować całkiem sporą „armią” zmodyfikowanych limfocytów bez pomocy laboratorium.

Precyzyjna ingerencja w DNA ma ograniczać skutki uboczne

W obecnie stosowanych terapiach CAR-T gen odpowiedzialny za receptor antynowotworowy wprowadza się do genomu komórek w sposób losowy. Statystycznie najczęściej kończy się to dobrze, ale w rzadkich przypadkach może uruchomić niekontrolowane podziały komórki i doprowadzić do nowego, wtórnego nowotworu.

Nowa metoda ma tę słabość wyeliminować. Dzięki CRISPR-Cas9 integracja genu CAR zachodzi w zaplanowanym wcześniej miejscu genomu. Badacze dobierają je tak, by były niezbędne do funkcjonowania limfocytu T, ale jednocześnie bezpieczne pod kątem ryzyka transformacji nowotworowej.

Precyzyjne wklejenie genu CAR w jedno, dokładnie wybrane miejsce genomu ma praktycznie wyzerować ryzyko przypadkowych mutacji prowadzących do kolejnego raka.

Co ciekawe, komórki zmodyfikowane bezpośrednio w organizmie zachowywały się – jak podkreśla Eyquem – nawet lepiej niż te, które powstają w laboratorium. Mogło to wynikać z tego, że nie były wyciągane z ciała, nie trafiały do sztucznych warunków hodowli i nie przechodziły wielotygodniowych manipulacji.

Szansa dla mniejszych szpitali i niższych kosztów

Opis badań ukazał się w prestiżowym czasopiśmie „Nature” 18 marca. W projekcie uczestniczyli naukowcy z UCSF, Gladstone Institutes, Uniwersytetu Duke oraz Innovative Genomics Institute – współtworzonego przez Jennifer Doudnę, noblistkę nagrodzoną za prace nad CRISPR.

Zespół powołał już spółkę Azalea Therapeutics, której zadaniem będzie doprowadzenie technologii do badań klinicznych u ludzi. To dopiero początek długiej drogi: przed naukowcami lata testów bezpieczeństwa i skuteczności w różnych grupach pacjentów.

Jeśli jednak wyniki z modeli zwierzęcych potwierdzą się choć w części u ludzi, konsekwencje mogą być bardzo praktyczne:

Eyquem szacuje, że uproszczenie całej procedury do jednego zastrzyku mogłoby otworzyć drzwi dla szerszego wdrożenia. Zamiast kierować pacjenta do kilku referencyjnych ośrodków w kraju, niektóre terapie mogłyby stać się dostępne bliżej domu chorego.

Co to właściwie są terapie CAR-T i CRISPR?

Dla wielu pacjentów skróty CAR-T czy CRISPR brzmią jak z filmu science fiction. W rzeczywistości opisują bardzo konkretne narzędzia.

• CAR-T to terapia, w której limfocyty T wyposażone zostają w sztuczny receptor (CAR), rozpoznający określony „znacznik” na powierzchni komórki rakowej. Gdy komórka odpornościowa natrafi na taki znacznik, uruchamia atak.
• CRISPR-Cas9 to z kolei precyzyjne „nożyczki” do DNA. Pozwalają przeciąć materiał genetyczny w konkretnym miejscu i wstawić nowy fragment lub coś usunąć. Za opracowanie tej technologii przyznano Nagrodę Nobla.

Nowa terapia łączy więc obie koncepcje: CRISPR „otwiera” DNA w odpowiednim punkcie, a gen CAR wchodzi na jego miejsce jak klocki w dobrze dopasowanej układance.

Dlaczego droga do pacjenta będzie długa

Mimo imponujących danych z badań na myszach trzeba zachować sporo ostrożności. Organizm człowieka jest bardziej złożony, a dawki bezpieczne u zwierząt niekoniecznie sprawdzą się u ludzi. Układ odpornościowy może zareagować na same cząstki terapeutyczne, a nie tylko na raka.

Dla regulatorów zdrowotnych, takich jak FDA, kluczowe będą szczegółowe dane o skutkach ubocznych. Terapie CAR-T potrafią dziś wywołać burzliwą odpowiedź zapalną i objawy neurologiczne, co wymaga ścisłego monitoringu pacjenta. Nowa metoda musi pokazać, że daje się kontrolować co najmniej równie dobrze.

W tle pojawia się też pytanie o koszty wdrożenia. Sam zastrzyk może być prosty, ale proces produkcji cząstek z CRISPR i genem CAR pozostanie zaawansowany technologicznie. Cena końcowa zależeć będzie od skali i od tego, jak szybko firmy biotechnologiczne zdołają obniżyć koszty.

Co ta technologia może oznaczać dla chorych w przyszłości

Z punktu widzenia pacjenta najciekawsza jest perspektywa, że agresywny nowotwór krwi czy część guzów litych da się w przyszłości potraktować jedną lub kilkoma iniekcjami, a resztą zajmie się własny układ odpornościowy. Im krótszy czas od diagnozy do rozpoczęcia skutecznej terapii, tym większa szansa na powstrzymanie choroby, zanim zdąży zająć kolejne narządy.

Jeśli koncepcja w pełni się sprawdzi, podobny schemat będzie można wykorzystać także poza onkologią – na przykład w chorobach autoimmunologicznych, gdzie celem stałoby się „przeuczenie” układu odpornościowego, by przestał atakować własne tkanki. Na razie to tylko scenariusz teoretyczny, ale naukowcy już dziś myślą o kolejnych możliwych zastosowaniach.