Przełom w walce z rakiem: lekarze tworzą komórki odpornościowe bezpośrednio w ciele pacjenta

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco dokonali przełomu w dziedzinie immunoterapii nowotworów. Zamiast wyjmować limfocyty T z krwi pacjenta, modyfikować je w laboratorium i zwracać do organizmu, opracowali metodę tworzenia komórek CAR-T bezpośrednio w ciele chorego. Wykorzystali do tego technologię CRISPR-Cas9 podawaną dożylnie w formie dwóch rodzajów nośników – pierwszy dostarcza narzędzie do edycji genów, drugi przenosi instrukcję budowy receptora CAR.

Naukowcy z USA pokazali, że komórki odpornościowe zwalczające raka można „zaprogramować” już wewnątrz organizmu, bez kosztownych zabiegów w laboratorium.

Eksperyment przeprowadzony na myszach sugeruje nowy sposób podawania terapii CAR-T. Zamiast wyjmować limfocyty z krwi, modyfikować je w wyspecjalizowanych ośrodkach i odsyłać z powrotem, badacze stworzyli takie komórki bezpośrednio w krwiobiegu, za pomocą zastrzyku z użyciem technologii CRISPR-Cas9.

Dlaczego obecne terapie CAR-T są tak trudne do zdobycia

Terapia CAR-T to jedna z najbardziej spektakularnych metod stosowanych przy niektórych nowotworach krwi. Lekarze pobierają limfocyty T pacjenta, wyposa­żają je w sztuczny receptor CAR, który działa jak antena wyszukująca komórki nowotworowe, a potem wlewem dożylnym odsyłają je z powrotem do organizmu. Tak „uzbrojone” limfocyty potrafią całkowicie wyczyścić krew z komórek raka.

Na świecie zarejestrowano już kilka preparatów CAR-T dla chorych z białaczkami i chłoniakami, a część pacjentów uzyskuje dzięki nim wieloletnie remisje. Problem w tym, że ta metoda jest ekstremalnie skomplikowana organizacyjnie i finansowo.

Proces przygotowania jednej terapii potrafi kosztować od 400 do 500 tysięcy dolarów i trwać tygodniami, co dla wielu chorych oznacza barierę nie do przejścia.

Każda partia komórek musi powstać indywidualnie dla konkretnego pacjenta, w wyspecjalizowanej fabryce komórkowej. Do tego dochodzą koszty logistyki, transportu w kontrolowanej temperaturze oraz zabezpieczenie całego procesu zgodnie z surowymi normami medycznymi.

Chory otrzymujący CAR-T zwykle musi też przejść chemioterapię przygotowawczą, która „robi miejsce” dla zmodyfikowanych limfocytów w szpiku. Dla części pacjentów w ciężkim stanie taka procedura jest zbyt obciążająca. W efekcie wiele osób, które mogłyby skorzystać z terapii, nigdy jej nie dostaje – albo z braku dostępu, albo z powodu zbyt długich kolejek.

Nowa koncepcja: zmiana limfocytów T bezpośrednio w organizmie

Zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco zaproponował zupełnie inne podejście. Zamiast wyjmować limfocyty T i modyfikować je w laboratorium, naukowcy postanowili przeprowadzić cały proces w ciele chorego, z użyciem dwóch rodzajów cząstek podawanych dożylnie.

• Pierwszy typ cząstek dostarczał do limfocytów T narzędzie do edycji genów – system CRISPR-Cas9, działający jak molekularne nożyczki.
• Drugi typ przenosił nowy fragment DNA z instrukcją budowy receptora CAR, zaprojektowany tak, by wbudował się w dokładnie określone miejsce w genomie limfocytu.

Oba nośniki opracowano tak, aby rozpoznawały głównie limfocyty T i unikały natychmiastowego zniszczenia przez układ odpornościowy. Dzięki temu edycja genetyczna zachodziła tam, gdzie trzeba – w komórkach, które mają później walczyć z rakiem.

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

Ta precyzja ma ogromne znaczenie. Podczas klasycznej produkcji CAR-T w laboratorium lekarze mogą dokładnie sprawdzać każdą partię komórek przed wlewem. Tutaj takiej kontroli nie ma, więc cały system trzeba było tak dopracować, aby zminimalizować modyfikację innych typów komórek i ograniczyć ryzyko skutków niepożądanych.

Jak wypadły testy na myszach z „ludzką” odpornością

Badacze wykorzystali myszy z tzw. humanizowanym układem odpornościowym – zwierzęta otrzymały ludzkie limfocyty, które zachowują się podobnie jak te w naszym organizmie. Następnie wprowadzono im agresywne nowotwory krwi oraz jedną z twardych, litych guzów – rodzaj sarcoma, zwykle wyjątkowo oporny na dotychczasowe wersje terapii CAR-T.

U tych zwierząt zastosowano nową metodę: pojedynczy zastrzyk dwóch opisanych wcześniej nośników. W krótkim czasie część limfocytów T w organizmie myszy przeszła „przemianę” w komórki CAR-T.

W niektórych narządach nawet 40 procent limfocytów odpornościowych przybrało formę komórek zdolnych do rozpoznawania i niszczenia komórek nowotworowych.

Efekt był bardzo wyraźny. U większości zwierząt wszystkie wykrywalne ślady nowotworu zniknęły w ciągu około dwóch tygodni po podaniu terapii. Dotyczyło to zarówno białaczek, jak i szpiczaka mnogiego, a także wspomnianej twardej guzy, które do tej pory często wymykały się działaniu CAR-T.

Komórki tworzone w ciele działały nawet lepiej

Co zaskoczyło zespół, limfocyty CAR-T powstające bezpośrednio w organizmie myszy sprawiały wrażenie sprawniejszych niż te wytwarzane tradycyjnie w laboratorium. Zwierzęta utrzymywały kontrolę nad nowotworem przez dłuższy czas, a modyfikowane limfocyty lepiej się namnażały i dłużej pozostawały aktywne.

Naukowcy tłumaczą to tym, że komórki nie wypadają na chwilę z naturalnego środowiska. Nie przechodzą stresu związanego z hodowlą poza organizmem, nie są nadmiernie rozmnażane w sztucznych warunkach. Cały „trening” bojowy odbywa się od początku do końca w tym samym organizmie, w którym później mają działać.

Jak ta technologia może zmienić leczenie pacjentów

Jeśli taka metoda okaże się bezpieczna u ludzi, może praktycznie wywrócić obecny model leczenia CAR-T. Zamiast tygodni oczekiwania na spersonalizowaną partię komórek, pacjent mógłby zgłosić się do szpitala, otrzymać zastrzyk z nośnikami CRISPR i sekwencją CAR, a jego własne limfocyty zaczęłyby stopniowo przeobrażać się w „zabójców” raka.

Niższy koszt i prostsza logistyka mogłyby sprawić, że takie leczenie trafiłoby nie tylko do największych ośrodków onkologicznych. Szacunki badaczy mówią wręcz o możliwości wprowadzenia go do szpitali regionalnych, a nawet do części większych oddziałów hematologicznych w mniejszych miastach.

Badacze liczą, że nowa metoda w przyszłości „zdemokratyzuje” terapie komórkowe, czyli po prostu sprawi, że staną się one dostępne dla dużo szerszej grupy chorych.

Aby doprowadzić tę technologię do etapu badań klinicznych, zespół naukowców założył spółkę biotechnologiczną nastawioną na rozwój tych terapii. Przed nimi jeszcze długa lista testów bezpieczeństwa i prób na różnych modelach choroby.

Co jeszcze trzeba sprawdzić, zanim skorzystają na tym pacjenci

Nadzieje są duże, ale droga do rutynowego stosowania takiej metody w szpitalach pozostaje długa. Modyfikacja genów w ciele zawsze niesie ze sobą ryzyko niechcianych efektów. Cząstki muszą trafiać przede wszystkim do limfocytów T, a nie do innych tkanek, gdzie zmiana materiału genetycznego mogłaby mieć groźne skutki.

Trzeba też dokładnie ocenić, czy nowo powstałe komórki CAR-T nie są zbyt agresywne. Terapie tego typu potrafią wywoływać gwałtowne reakcje zapalne, tzw. burzę cytokinową, która wymaga intensywnego nadzoru i szybkiej reakcji lekarzy. Jeśli proporcja wytworzonych limfocytów odpornościowych będzie zbyt duża, ryzyko takich powikłań może wzrosnąć.

Dodatkową kwestią pozostaje trwałość efektu. Naukowcy muszą ustalić, jak długo komórki CAR-T tworzone w ten sposób krążą w organizmie, czy zachowują pamięć immunologiczną i czy potrafią reagować na ewentualny nawrót choroby po miesiącach lub latach.

CRISPR, immunoterapia i co z tego może wyniknąć w przyszłości

Technologia CRISPR-Cas9 stała się symbolem nowego podejścia do genetyki – pozwala stosunkowo precyzyjnie przycinać i wklejać fragmenty DNA. Połączenie jej z immunoterapią daje szerokie pole do dalszych zastosowań. W teorii podobny system mógłby kiedyś posłużyć nie tylko do walki z rakiem, ale też do regulacji nadmiernych reakcji odpornościowych przy chorobach autoimmunologicznych czy do wzmacniania obrony przed przewlekłymi infekcjami.

Dla pacjentów i lekarzy najbardziej namacalne są dziś dwa potencjalne skutki: skrócenie czasu od diagnozy do rozpoczęcia zaawansowanego leczenia oraz duża szansa na spadek kosztów. Dla wielu rodzin różnica między kilkoma tygodniami oczekiwania a kilkoma dniami może dosłownie decydować o szansach na przeżycie.

Warto też pamiętać, że terapie komórkowe nie działają w próżni. Coraz częściej łączy się je z innymi metodami – od klasycznej chemioterapii i radioterapii po przeciwciała monoklonalne i leki celowane. Jeśli nowe podejście do tworzenia komórek CAR-T rzeczywiście wejdzie do praktyki, lekarze dostaną bardziej elastyczne narzędzie, które łatwiej będzie dopasować do konkretnego pacjenta i skojarzyć z innymi formami terapii. Dla części chorych może to oznaczać nie tylko dłuższe przeżycie, ale też lepszą jakość życia w trakcie leczenia.