Liệu pháp CAR-T sẵn sàng sử dụng: một tương lai hay một tương lai thực sự?

Kể từ khi trị liệu CAR-T được phê duyệt lần đầu tiên vào năm 2017, sự đột phá trong phát triển lâm sàng và tiền lâm sàng của liệu pháp đột phá này đã chứng kiến sự tăng trưởng bùng nổ. Tại cuộc họp thường niên của ASH năm ngoái, liệu pháp CAR-T được phát triển bởi Janssen / Nam Kinh Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Science / Kite Pharma và nhiều công ty y sinh học Trung Quốc đã cho thấy dữ liệu đáng kinh ngạc. Năm nay, nhiều khả năng nhiều hơn hai liệu pháp CAR-T sẽ được FDA chấp thuận và số lượng các liệu pháp được phê duyệt sẽ tăng gấp đôi.

Tuy nhiên, mặc dù liệu pháp CAR-T được phê duyệt đã cho thấy hiệu quả tuyệt vời và lâu dài trong điều trị ung thư máu, nhưng việc quảng bá của nó phải đối mặt với nhiều thách thức. Liệu pháp CAR-T hiện đang được phê duyệt là một liệu pháp CAR-T tự trị, có nghĩa là các bác sĩ cần lấy tế bào T từ bệnh nhân và thể hiện thụ thể kháng nguyên chimeric chống lại các kháng nguyên ung thư trên bề mặt tế bào T bằng kỹ thuật di truyền trong ống nghiệm. (CAR), và sau đó các tế bào tăng sinh được trả lại cho bệnh nhân. Quá trình sản xuất tẻ nhạt này có thể mất tới 3 tuần và tốn kém. Một số bệnh nhân không thể cung cấp đủ tế bào T do sức khỏe, tiền điều trị và các lý do khác, khiến họ không thể hưởng lợi từ công nghệ đột phá này.

Có được các tế bào từ các nhà tài trợ khỏe mạnh để tạo ra các tế bào CAR-T allogeneic có khả năng giải quyết những thách thức này đối với các tế bào CAR-T tự trị. Vào đầu năm mới, một đánh giá được công bố trên tạp chí Nature Reviews Drug Discovery đã cung cấp một bản kiểm kê chuyên sâu về tình trạng phát triển của liệu pháp CAR-T allogeneic "sẵn sàng sử dụng".

Ưu điểm và thách thức của các tế bào CAR-T allogeneic

Quá trình sản xuất các tế bào CAR-T allogeneic bắt đầu bằng các tế bào T hoặc các loại tế bào khác thu được từ các nhà tài trợ khỏe mạnh. Sau khi các tế bào này được biến đổi gen để biểu thị CAR có thể nhắm mục tiêu các tế bào ung thư trên bề mặt tế bào, chúng trải qua quá trình xử lý tiếp theo. Chỉnh sửa gen làm giảm nguy cơ các tế bào CAR-T allogeneic tấn công vật chủ và khả năng các tế bào chủ từ chối các tế bào CAR-T allogeneic. Các tế bào này sau đó được nuôi cấy, nhân giống, tinh chế và chia thành các sản phẩm có thể được sử dụng bất cứ lúc nào và được lưu trữ đông lạnh.

Ưu điểm của liệu pháp CAR-T này là:

Một số lượng lớn các tế bào CAR-T có thể được tạo ra từ các tế bào được cung cấp từ một nhà tài trợ khỏe mạnh duy nhất, đáp ứng nhu cầu của một số lượng lớn bệnh nhân. Ví dụ, Allogene, cam kết phát triển các tế bào CAR-T allogeneic, nói rằng các tế bào thu được từ một người hiến tặng khỏe mạnh có thể được sử dụng như một liệu pháp CAR-T cho 100 bệnh nhân ung thư.

Những tế bào này đã được tạo ra và đông lạnh trong kho, và những bệnh nhân cần được điều trị chỉ cần làm tan liệu pháp chứng khoán để được điều trị ngay lập tức, loại bỏ sự chậm trễ trong quá trình sản xuất liệu pháp CAR-T tự trị.

Ngoài ra, bệnh nhân ung thư thường không thể nhận được nhiều liệu pháp CAR-T do giới hạn số lượng tế bào T của chính họ. Liệu pháp CAR-T allogeneic có thể dễ dàng điều trị bệnh nhân nhiều lần và thay đổi kháng nguyên được nhắm mục tiêu bởi liệu pháp CAR-T để vượt qua sự kháng thuốc của liệu pháp CAR-T.

Tuy nhiên, sự phát triển của liệu pháp CAR-T allogeneic cũng cần phải đối mặt với hai thách thức duy nhất: thứ nhất, các tế bào allogeneic được đưa vào bệnh nhân có thể tấn công vật chủ, dẫn đến bệnh ghép so với vật chủ (GVHD) đe dọa tính mạng; và các tế bào Allogeneic có thể nhanh chóng được nhận ra và loại bỏ bởi các tế bào miễn dịch của vật chủ, hạn chế hoạt động chống ung thư của chúng.

Các chiến lược để giải quyết ghép so với bệnh chủ

Lý do tại sao các tế bào CAR-T allogeneic tấn công các mô chủ là do các thụ thể tế bào T (TCR) biểu hiện trên bề mặt của các tế bào T này có thể nhận ra alloantigens trên các mô chủ, do đó kích hoạt các cuộc tấn công tế bào T trên các mô chủ. Hiện tại, các chiến lược khắc phục bệnh ghép so với vật chủ chủ yếu được chia thành hai loại: một loại sử dụng phương pháp chỉnh sửa gen để loại bỏ biểu hiện TCR tự nhiên trên các tế bào T và loại còn lại sử dụng các loại tế bào khác không gây ra GVHD.

Phương pháp chỉnh sửa gen loại bỏ biểu thức TCR tự nhiên TCR

TCR được biểu hiện một cách tự nhiên trên bề mặt của các tế bào T loại α thường được sử dụng là chìa khóa để làm trung gian cho sự tấn công của các tế bào T này trên vật chủ. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một số phương pháp để ngăn chặn biểu hiện TCR trên bề mặt của các tế bào này. Một trong những phương pháp phát triển nhanh nhất là sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen. Phức hợp protein TCR trên bề mặt của các tế bào T loại α được cấu tạo bởi chuỗi α và chuỗi và chỉ có một gen mã hóa các vùng không đổi của chuỗi α. Do đó, phá vỡ các gen mã hóa vùng hằng số chuỗi alpha thụ thể tế bào T (TRAC) là một cách trực tiếp và hiệu quả để ngăn chặn sự biểu hiện của TCR loại alpha. Các liệu pháp CAR-T allogeneic được tạo ra bằng chiến lược này đã bước vào các thử nghiệm lâm sàng.

Ưu điểm của chiến lược này là các tế bào CAR-T có thể được sản xuất bằng cách sử dụng một số lượng lớn các tế bào T loại α trong các nhà tài trợ khỏe mạnh làm nguyên liệu thô. Có nhiều kỹ thuật chỉnh sửa gen có thể được sử dụng để phá vỡ các gen mã hóa TRAC, bao gồm nuclease ngón tay kẽm (ZFN), nuclease effector giống như trình kích hoạt phiên mã (TALEN), MegaTAL và hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR. Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà nghiên cứu đã sử dụng cơ chế tái tổ hợp tương đồng của tế bào để hướng gen chuyển biểu hiện CAR vào vị trí gen TRAC. Chiến lược này có tác dụng "hai con chim với một hòn đá". Trong khi phá hủy biểu hiện TCR tự nhiên của các tế bào T, gen chuyển CAR được biểu hiện tại vị trí gen TRAC và chấp nhận sự điều hòa của chất kích thích gen TCR tự nhiên. Các thí nghiệm trên động vật đã chỉ ra rằng liệu pháp CAR-T nhắm mục tiêu CD19 được tạo ra bởi chiến lược này có hoạt động chống ung thư tốt hơn so với liệu pháp CAR-T được tạo ra bằng cách chèn ngẫu nhiên các gen chuyển CAR.

Một mối nguy hiểm tiềm ẩn khi sử dụng các chiến lược chỉnh sửa gen là những rủi ro tiềm ẩn của các tác động ngoài mục tiêu của công nghệ chỉnh sửa gen. Tuy nhiên, vì các tế bào allogeneic cuối cùng đã bị loại bỏ bởi vật chủ, nên tác động của nguy cơ tiềm ẩn này có thể tương đối thấp.

Sử dụng các loại tế bào làm giảm nguy cơ GVHD

Một chiến lược khác để giảm nguy cơ các tế bào CAR-T dị hợp tấn công vật chủ là sử dụng các loại tế bào không tạo ra GVHD hoặc có nguy cơ sản xuất GVHD thấp hơn. Chúng bao gồm các tế bào giết người tự nhiên (tế bào NK), tế bào γδ T, tế bào T T (tế bào T biểu thị các dấu hiệu bề mặt tế bào NK) và các tế bào T nhớ đặc hiệu của virus.

Các chiến lược để cải thiện sự bền bỉ của tế bào CAR-T

Mặc dù nhiều phương pháp đã đề cập ở trên có thể làm giảm nguy cơ CAR-T bị dị ứng được đưa vào bệnh nhân để tấn công vật chủ, nhưng liệu pháp CAR-T allogeneic cũng cần phải giải quyết một thách thức lớn khác, đó là hệ thống miễn dịch của bệnh nhân sẽ nhận ra các tế bào này như các tế bào "nước ngoài", gây ra sự đào thải miễn dịch chống lại chúng. Sự từ chối miễn dịch này cuối cùng sẽ phá hủy các tế bào CAR-T dị hợp được đưa vào bệnh nhân. Đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào T của chính bệnh nhân có thể bắt đầu hoạt động ngay khi liệu pháp cấp phát-T được giới thiệu, làm giảm hiệu quả của liệu pháp cấp phát-T. Do đó, làm thế nào để cải thiện độ bền của liệu pháp CAR-T allogeneic là một vấn đề cấp bách trong lĩnh vực này. Các nghiên cứu hiện tại để giải quyết vấn đề này là theo các hướng sau:

Giải phóng tế bào lympho hiệu quả hơn

Nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng để cho phép các tế bào CAR-T nhập khẩu sinh sôi nảy nở ở bệnh nhân, cần sử dụng hóa trị và các phương tiện khác để loại bỏ các tế bào lympho hiện có ở bệnh nhân trước khi các tế bào được nhập khẩu, để cung cấp CAR nhập khẩu -T tế bào với không gian tăng sinh. Đối với các tế bào CAR-T allogeneic, bước loại bỏ tế bào lympho có thể quan trọng hơn, bởi vì các tế bào T chủ còn lại sẽ ngay lập tức tấn công các tế bào CAR-T "ngoại lai".

Một phương pháp nghiên cứu hiện nay là làm cho các tế bào CAR-T allogeneic kháng các loại thuốc làm sạch tế bào T thông qua chỉnh sửa gen và các tế bào này sẽ không bị ảnh hưởng bởi các loại thuốc làm sạch tế bào T. Ví dụ, UCART19 của Allogene sử dụng chỉnh sửa gen để loại bỏ các gen biểu hiện protein CD52 trong các tế bào. Điều này làm cho các tế bào này kháng với alemtuzumab, một kháng thể đơn dòng giết chết các tế bào T bằng cách liên kết với CD52. Kết hợp alemtuzumab với hóa trị liệu có thể làm sạch hiệu quả hơn các tế bào T trưởng thành của vật chủ và duy trì các tế bào T trưởng thành của vật chủ ở mức thấp. Đồng thời, liệu pháp CAR-T allogeneic vẫn có thể hoạt động.

Chỉnh sửa gen cũng có thể làm cho các tế bào CAR-T allogeneic kháng hóa trị liệu làm sạch tế bào T, cho phép chúng hoạt động tốt trong môi trường ức chế sự phát triển của tế bào T. Tuy nhiên, nhược điểm của chiến lược này là mức độ tế bào T nội sinh ở bệnh nhân bị ức chế ở mức rất thấp, dẫn đến nguy cơ nhiễm trùng tăng đáng kể.

Giảm khả năng miễn dịch của các tế bào CAR-T allogeneic

Kinh nghiệm về cấy ghép nội tạng và ghép tế bào gốc tạo máu đã cho thấy rằng nếu kiểu hình kháng nguyên bạch cầu của người hiến tặng chính (HLA) tương tự như kiểu hình HLA của vật chủ, nó có thể làm giảm đáng kể sự thải ghép của miễn dịch. Dựa trên kinh nghiệm này, về mặt lý thuyết có thể xây dựng một ngân hàng tế bào tài trợ bằng cách phát hiện ra một nhà tài trợ có kiểu hình HLA cụ thể, từ đó các tế bào tài trợ phù hợp với nhà tài trợ có thể được chọn để tạo ra các tế bào CAR-T allogeneic.

Bởi vì protein HLA lớp 1 là một phân tử quan trọng làm trung gian cho các yếu tố đào thải miễn dịch. Một chiến lược khác là sử dụng kỹ thuật di truyền để loại bỏ protein HLA loại 1 thể hiện trên bề mặt tế bào CAR-T allogeneic. Sự biểu hiện của HLA trên bề mặt tế bào đòi hỏi một tiểu đơn vị gọi là β2-microglobulin. Loại bỏ gen β2-microglobulin có thể ngăn chặn sự biểu hiện của protein HLA trên bề mặt tế bào, do đó làm giảm khả năng miễn dịch của các tế bào này.

Chọn tập hợp con tế bào T tốt nhất

Quần thể tế bào T chứa nhiều quần thể tế bào T với các chức năng và kiểu hình khác nhau. Các quần thể tế bào T khác nhau cũng rất khác nhau về khả năng tấn công các tế bào ung thư và sự tồn tại ở bệnh nhân. Ví dụ, các nghiên cứu tiền lâm sàng đã chỉ ra rằng các tế bào CAR-T được sản xuất bởi các tế bào T ngây thơ CD8 và CD4 dương tính (TN) và các tế bào T bộ nhớ trung tâm (TCM) có hiệu quả hơn trong việc tiêu diệt các tế bào ung thư Mạnh.

Các nghiên cứu lâm sàng sử dụng liệu pháp CAR-T tự trị cho bệnh bạch cầu lymphocytic mãn tính đã chỉ ra rằng chất lượng của TCM và tế bào T giống như bộ nhớ thân (TSCM) với khả năng tự sao chép và mức độ Biểu hiện (bao gồm PD-1, TIM3, LAG3, v.v. ) là các chỉ số quan trọng của hoạt động trị liệu CAR-T và sự kiên trì.

Do đó, bằng cách cải thiện kỹ thuật sàng lọc và nuôi cấy tế bào, các quần thể tế bào T cụ thể có thể được làm phong phú để cải thiện độ bền của liệu pháp. Về vấn đề này, các tế bào T thu được từ các nhà tài trợ khỏe mạnh có thể có những lợi thế tiềm năng vì chúng chưa được điều trị bằng các liệu pháp trước đây có thể ảnh hưởng đến quần thể tế bào T và do đó có thể cung cấp các tế bào T giàu TN, TCM và TSCM.

Tiến triển lâm sàng của liệu pháp CAR-T allogeneic

Hiện nay, một số liệu pháp CAR-T allogeneic đang được điều tra đã bước vào các thử nghiệm lâm sàng để điều trị ung thư máu và khối u rắn như bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu lymphoblastic cấp tính và bệnh bạch cầu tủy cấp tính (ALL) (xem bảng dưới đây).

Tại Hội nghị thường niên ASH năm 2018, kết quả lâm sàng sơ bộ của UCART19 do Allogene phát triển cho thấy khi điều trị cho bệnh nhân bị tái phát và khó chữa ALL, UCART19 đã đạt được đáp ứng hoàn toàn 82% / đáp ứng hoàn toàn về phục hồi huyết học không hoàn chỉnh (CR / CRi). Do thời gian hạn chế của UCART19 ở bệnh nhân, bệnh nhân nhi được UCART19 sau đó được ghép tế bào gốc tạo máu.

Tương lai của CAR-T và liệu pháp tế bào

Về liệu pháp CAR-T "sẵn sàng sử dụng", ngành công nghiệp cũng có hai quan điểm khác nhau. Nhiều người tin rằng nó có thể giải quyết các điểm đau của liệu pháp CAR-T khó khăn và chu kỳ sản xuất dài, và mang lại hy vọng mới cho nhiều bệnh nhân trên khắp thế giới. Nhưng một số chuyên gia tin rằng liệu pháp CAR-T "sẵn sàng sử dụng" chỉ là tạm thời. "Kinh nghiệm". Trong phân tích cuối cùng, đó là những hiểu biết của chúng tôi về liệu pháp CAR-T "tự trị".

Tiến sĩ Rick Klausner, người sáng lập và CEO của Lyell Immunopharma, nhìn về tương lai của liệu pháp tế bào. Người đứng đầu Trung tâm Ung thư Quốc gia (NCI) đã chỉ ra rằng một trong những động lực để phát triển các liệu pháp CAR-T "sẵn sàng sử dụng" nằm trong các nút thắt trong việc tạo ra các liệu pháp CAR-T "tự trị". Tuy nhiên, chúng ta cần nhận ra rằng công nghệ hiện tại để sản xuất liệu pháp CAR-T còn lâu mới phát triển. 5-10 năm sau, sự phát triển và sản xuất các liệu pháp tế bào chắc chắn sẽ rất khác so với ngày nay.

Tiến sĩ Klausner đã đề cập rằng lý do tại sao việc sản xuất liệu pháp tế bào hiện tại tốn nhiều thời gian và công sức là vì chúng ta không biết những tế bào nào thực sự trị liệu. Do đó, chúng ta chỉ có thể liên tục mở rộng các tế bào T và hy vọng rằng trong số các tế bào thiên văn, số lượng tế bào có tác dụng chữa bệnh có thể đạt tiêu chuẩn. Trong tương lai, nếu chúng ta có thể phân lập các tập hợp con của các tế bào có tác dụng chữa bệnh, chúng ta có thể giảm đáng kể số lượng tế bào cần thiết để điều trị ung thư. Điều này có thể làm giảm đáng kể số lượng tế bào chúng ta cần nuôi cấy và rút ngắn thời gian sản xuất các liệu pháp tế bào từ vài tuần đến vài ngày.

Điều này nghe có vẻ như trời và đất, nhưng nó đại diện cho một con đường phía trước. Bạn biết đấy, trong thời đại mà một chiếc máy tính chiếm toàn bộ ngôi nhà, không nhiều người có thể mong đợi sự ra đời của điện thoại thông minh. Chỉ có một vài thập kỷ giữa hai.

Giám đốc y khoa ung thư của MD Anderson, bác sĩ Patrick Hwu, đã chỉ ra những triển vọng ứng dụng khác nhau. Đối với một số bệnh ung thư nhạy cảm hơn, liệu pháp CAR-T "sẵn sàng sử dụng" có thể hoạt động tốt trong thời gian ngắn, vì vậy bạn không phải lo lắng quá nhiều về việc nó bị hệ thống miễn dịch từ chối. Đối với các khối u rắn, chúng tôi hy vọng rằng các tế bào T ở trong vùng lân cận của khối u càng lâu càng tốt và liệu pháp CAR-T "tự trị" sẽ có nhiều chỗ hơn để chơi.

Chúng ta cần biết rằng cuộc nói chuyện nóng bỏng về liệu pháp CAR-T "sẵn sàng sử dụng" và "tự trị" chỉ là phần nổi của tảng băng trị liệu tế bào. Vâng, kể từ khi được chấp thuận, lĩnh vực trị liệu CAR-T đã thu hút rất nhiều sự chú ý và chú ý. Nhưng hai chuyên gia đã chỉ ra rằng liệu pháp tế bào không phải là liệu pháp CAR-T duy nhất. Liệu pháp tế bào khác với liệu pháp tế bào T cũng là hướng phát triển trong tương lai. Liệu pháp gen và tế bào được kỳ vọng sẽ mang lại những bước đột phá mới cho bệnh nhân trên toàn thế giới dưới làn sóng công nghệ sinh học.