Badanie kliniczne komórek NKG2D-CAR-NK w leczeniu opornego na leczenie nawracającego szpiczaka mnogiego

Szpiczak mnogi (MM) jest chorobą złośliwą charakteryzującą się nieprawidłową proliferacją klonalnych komórek plazmatycznych. Jest drugim co do częstości występowania nowotworem złośliwym wśród nowotworów układu hematologicznego. Zapadalność na tę chorobę wynosi 2-3/100 000 i nadal jest nieuleczalna. W ostatnich latach dzięki zastosowaniu nowych schematów leczenia opartych na lekach, takich jak inhibitory proteasomów, immunomodulatory i przeciwciała monoklonalne przeciwko CD38, odsetek remisji pacjentów ze szpiczakiem szpiczastym znacznie się poprawił, a toksyczne skutki uboczne związane z chemioterapią zostały zmniejszone, wydłużając okres przeżycia chorych na szpiczaka. szpiczak mnogi od 2-3 lat do ponad 5 lat. Sekwencyjny autologiczny przeszczep hematopoetycznych komórek macierzystych po wzmożonej terapii indukcyjnej jest obecnie preferowaną strategią leczenia pacjentów kwalifikujących się do przeszczepienia hematopoetycznych komórek macierzystych. W przypadku nawrotowego, opornego na leczenie MM, doustne inhibitory proteasomów nowej generacji, przeciwciała monoklonalne i specyficzna immunoterapia komórkowa wykazały dobre efekty terapeutyczne. Jednakże szpiczak mnogi jest nadal chorobą nieuleczalną i należy zbadać skuteczniejsze metody leczenia, aby poprawić skuteczność i wydłużyć czas przeżycia nawrotowego i opornego na leczenie szpiczaka mnogiego.

W ostatnich latach CAR-T osiągnął znaczące efekty terapeutyczne w nowotworach hematologicznych. Immunoterapia chimerowymi komórkami T z receptorem antygenu (CAR-T) to szybko rozwijające się w ostatnich latach nowe podejście do immunoterapii adoptywnej nowotworu. Jego główną cechą jest uzyskanie limfocytów T, które rozpoznają receptory specyficzne dla antygenu nowotworowego poprzez modyfikację inżynierii genetycznej i nadają im celowanie, zabijanie i trwałość. Przeprowadzono również badania CAR-T ze specyficznością antygenu MM, które osiągnęły dobre wyniki. Terapia komórkami CAR-T stała się nową, skuteczną metodą leczenia MM, a dojrzały antygen komórek B (BCMA) stał się wyraźnym celem terapii komórkami CAR-T. Komórki BCMA CAR-T mogą rozpoznawać i zabijać komórki MM pochodzące od pacjentów z MM i wywierać działanie przeciwnowotworowe u myszy modelowych MM poprzez szlak perforynowy. Ogólny skuteczny wskaźnik terapii komórkami T otrzymanymi przeciw mysim BCMA CAR-T w przypadku nawracającego/opornego na leczenie MM może osiągnąć 81%, przy wskaźniku CR wynoszącym 55,5% u pacjentów i ścisłej całkowitej remisji (sCR) wynoszącej 13,3%. Jednakże wraz ze wzrostem czasu stosowania terapii komórkowej CART nawroty pozostają nieuniknionym problemem, a u około 40% pacjentów otrzymujących CR nadal występują nawroty. Tymczasem badania wykazały, że wielocelowy CAR-T może wydłużyć okres remisji i zmniejszyć ryzyko nawrotów. Poszerzenie zasięgu docelowych komórek MM i usuwanie słabo zróżnicowanych komórek MM może jeszcze bardziej poprawić skuteczność CAR-T w leczeniu nawrotowego MM opornego na leczenie. Badania na mysich modelach eksperymentalnych potwierdziły, że połączenie anty-CS1 CAR-T i anty-BCMA CAR-T ma lepsze działanie terapeutyczne na komórki szpiczaka niż stosowanie samego anty-BCMA CAR-T. Badania kliniczne potwierdziły zastosowanie mysich komórek T anty BCMA CAR-T w połączeniu z wlewem humanizowanych komórek CAR-T anty CD19 w leczeniu nawrotowego i opornego na leczenie MM, przy ORR wynoszącym 95,2% i ujemnym współczynniku konwersji MRD wynoszącym 81,0%. Jednakże wraz z wydłużaniem się czasu obserwacji u pacjentów stopniowo dochodzi do nawrotu choroby. Dlatego też, chociaż terapia CAR-T przyniosła pozytywne wyniki kliniczne w leczeniu szpiczaka mnogiego, nawroty choroby pozostają problemem trudnym do przezwyciężenia i potrzebne są dalsze metody leczenia, aby rozwiązać ten problem.

Chociaż komórki CAR-T mają silną zdolność zabijania nowotworu i specyficzne ukierunkowane wiązanie, nie można ignorować problemów związanych z terapią CAR-T. Po pierwsze, terapia CAR-T wiąże się z toksycznymi skutkami ubocznymi, obejmującymi głównie: (1) Toksyczność autoimmunologiczna odnosi się głównie do reakcji toksycznej „cel/poza guzem”. Komórki CAR atakują komórki nowotworowe, atakując jednocześnie normalne tkanki wykazujące ekspresję tego samego antygenu, powodując uszkodzenie normalnych tkanek. (2) Zespół uwalniania czynnika komórkowego (CRS), który jest nieswoistą dla antygenu toksycznością spowodowaną wysokim poziomem aktywacji układu immunologicznego wykraczającego poza stan fizjologiczny, jest także najbardziej wyrazistą reakcją toksyczną immunoterapii komórkami CAR-T. CRS często towarzyszy wzrost stężenia różnych cytokin zapalnych, takich jak IL-2, IL-6, IL-10, TNF-a i IFN-γ Wait. Objawy kliniczne CRS są bardzo zróżnicowane, przy czym najczęściej występuje gorączka, bóle mięśni, nudności, niestabilne niedociśnienie i niedotlenienie. Ogólne objawy mogą wahać się od łagodnych objawów grypopodobnych po ciężkie objawy zagrażające życiu, takie jak niewydolność oddechowa, dysfunkcja wielu narządów, a nawet niewydolność. (3) U niektórych pacjentów pojawiła się również neurotoksyczność, która jest nieoczekiwanym toksycznym skutkiem ubocznym, obejmującym głównie objawy, takie jak niewyraźna świadomość, śpiączka, afazja, zaburzenia motoryczne i drgawki. Po drugie, cykl przygotowania komórek CAR-T jest długi i nieodpowiedni dla pacjentów z szybką progresją choroby. Obecnie przygotowanie komórek CAR-T w badanej populacji opiera się głównie na pobraniu autologicznej krwi obwodowej i transfekcji lentiwirusem. Komórki T muszą przejść szereg operacji, takich jak sortowanie, aktywacja, transfekcja i amplifikacja, zanim zostaną ponownie wprowadzone do organizmu pacjenta, co zwykle trwa 2–3 tygodnie. Z jednej strony nie jest w stanie zaspokoić pilnych potrzeb terapeutycznych pacjentów z szybką progresją choroby, z drugiej zaś długoterminowa hodowla in vitro prowadzi do nadmiernego różnicowania komórek CAR-T in vivo, co skutkuje zmniejszeniem przeżywalności, proliferacji, i zdolność zabijania in vivo, zmniejszając skuteczność terapeutyczną. Wreszcie na skuteczność CAR-T może wpływać wczesna chemioterapia. Obecnie zastosowanie kliniczne CAR-T jest w większości przygotowywane przez autologiczne komórki T, a pacjenci z nawrotową/oporną na leczenie AML przeszli wiele chemioterapii, co skutkowało upośledzeniem funkcji komórek T, co wpływa na skuteczność CAR-T i rokowanie pacjenta. Dlatego konieczne jest poszukiwanie nowych, alternatywnych metod leczenia.

Komórki NK są ważnymi komórkami odpornościowymi w organizmie i ważnym składnikiem odporności wrodzonej. W warunkach fizjologicznych receptory hamujące komórki NK rozpoznają cząsteczki MHC klasy I powszechnie ulegające ekspresji na powierzchni normalnych komórek tkanek, co hamuje funkcję komórek NK i zapobiega zabijaniu ich własnych normalnych komórek tkanek. W tkance nowotworowej, w wyniku obniżenia ekspresji cząsteczki MHC klasy I na powierzchni komórek nowotworowych, poziom ligandów aktywujących receptory takie jak NKp30, NKp44, NKp46 ulega zwiększeniu, co prowadzi do aktywacji komórek NK i ostatecznie do śmierci komórek nowotworowych. Komórki CAR-NK wyrażają cząsteczki CAR na powierzchni komórek NK, rozpoznają docelowe antygeny poprzez CAR i dodatkowo aktywują komórki NK w celu zabicia komórek nowotworowych. Struktura CAR komórek CAR-NK składa się zwykle z trzech części, a mianowicie zewnątrzkomórkowej domeny wiążącej antygen, domeny transbłonowej i wewnątrzkomórkowej domeny aktywacyjnej, która jest bardzo podobna do struktury CAR stosowanej w terapii komórkami CAR-T. W zależności od różnych domen wewnątrzkomórkowych struktury CAR również zostaną porównane i odpowiednio zweryfikowane.

W porównaniu z terapią komórkami CAR-T, komórki CAR-NK mają swoje wyjątkowe zalety w adoptywnej terapii komórkowej: 1) Prawdopodobieństwo, że komórki CAR-NK doświadczą burzy cytokin, jest niskie. Głównymi cytokinami powodującymi CRS są cytokiny prozapalne wydzielane przez komórki CAR-T, takie jak IL-1 i IL-6. Aktywne komórki CAR-NK zazwyczaj wytwarzają TNF-α. Istnieje znacząca różnica pomiędzy rodzajami cytokin wytwarzanych przez czynnik stymulujący kolonię granulocytów i makrofagów (GM-CSF) i limfocyty T. Badania kliniczne wykazały, że leczenie CAR-NK znacząco zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia burz cytokinowych. 2) Komórki CAR-NK mają wiele mechanizmów zabijania, które mogą zabijać komórki nowotworowe z niską ekspresją docelowych antygenów lub bez niej, zmniejszając nawroty nowotworów ujemnych pod względem antygenu docelowego. Komórki CAR-T są trudne do rozpoznania jako komórki docelowe z niską ekspresją docelowych antygenów lub bez niej, a komórki te nie mogą zostać usunięte, co prowadzi do nawrotu nowotworu. Komórki CAR-NK nie tylko rozpoznają antygeny powierzchniowe nowotworu poprzez przeciwciała jednołańcuchowe w celu zabicia komórek nowotworowych, ale także aktywują różne ligandy rozpoznające receptory w celu zabicia komórek nowotworowych. Takie jak naturalne receptory cytotoksyczne (NKp46, NKp44 i NKp30), NKG2D i DNAM-1. Ponadto komórki NK przechodzą przez Fc γ RIII (CD16), co indukuje cytotoksyczność zależną od przeciwciał, a wiele mechanizmów łączy się w celu zabicia heterogennych komórek nowotworowych, zmniejszając w ten sposób ryzyko nawrotu nowotworu. 3) Allogeniczny przeszczep komórek CAR-NK nie powoduje choroby przeszczep przeciw gospodarzowi (GvHD). Kiedy komórki CAR-T w populacji testowej są generowane przez zdrowych dawców, którzy nie pasują do ludzkiego antygenu leukocytowego (HLA), nieautogenne MHC wyrażane na allogenicznych komórkach CAR-T mogą indukować odrzucenie immunologiczne i powodować poważną toksyczność hematologiczną. Komórki NK to wrodzone komórki odpornościowe, które nie opierają się na molekularnym rozpoznawaniu MHC. Allogeniczne komórki CAR-NK nie indukują wytwarzania GvHD. 4) Komórki NK pochodzą z wielu źródeł, aby zaspokoić potrzeby pacjentów, u których wielokrotne leczenie chemioterapią wpływa na jakość i ilość komórek. Komórki NK można uzyskać z ludzkiej krwi pępowinowej, krwi obwodowej, indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych i linii komórkowych NK-92. W przypadku pacjentów, którzy mają trudności z zebraniem wystarczającej liczby komórek ze względu na wielokrotne leczenie chemioterapią, wiele źródeł komórek NK może zaspokoić potrzeby leczenia CAR-NK. 5) Komórki CAR-NK mogą w odpowiednim czasie zapewnić leczenie typu punktowego. Komórki NK nie są ograniczone głównymi kompleksami zgodności tkankowej, dlatego też allogeniczne komórki NK można wykorzystać do modyfikacji i rozwoju w postaci gotowej terapii komórkami CAR-NK. Pacjentom z szybką progresją nowotworu można zapewnić leczenie w odpowiednim czasie, aby uniknąć progresji choroby spowodowanej oczekiwaniem na przygotowanie komórek.

Receptor NKG2D jest receptorem aktywującym, który wyraża ekspresję komórek NK. Potrafi rozpoznać ligand NKG2D (NKG2DL) ulegający ekspresji w komórkach nowotworowych i aktywować działanie zabijające komórki NK poprzez interakcje NKG2D-NKG2DL. NKG2DL znajduje się w różnych pozycjach na chromosomie 6 i należy do dwóch rodzin genów, w tym MICA/MICB i ULBP. Ligand NKG2D ulega ekspresji na różnych poziomach na powierzchni komórek nowotworowych lub komórek zakażonych wirusem, natomiast nie ulega ekspresji na powierzchni normalnych komórek, przy czym ponad 70% ludzkich komórek nowotworowych wykazuje zwiększoną ekspresję ligandu NKG2D. Nasze poprzednie badania wykazały, że linia komórkowa szpiczaka U266 i ponad 62% pacjentów ze szpiczakiem MM wykazuje różny poziom ligandów NKG2D, a komórki odpornościowe mogą pośredniczyć w zabijaniu komórek MM poprzez interakcję między receptorami NKG2D i ligandami. Ukierunkowana terapia komórkami NKG2DL CAR-NK w przypadku MM osiągnęła dobre efekty terapeutyczne w eksperymentach przedklinicznych. W tym samym czasie 5 nawracających MM otrzymało komórki NKG2D-CAR-NK bez działań niepożądanych związanych z leczeniem, toksyczności ograniczającej dawkę i nie zaobserwowano odpowiedzi CRS. Badanie przedkliniczne wykazało, że NKG2D-CAR-NK ma bardziej cytotoksyczny wpływ na komórki MM niż zwykłe ekspandowane i aktywowane komórki NK, co stanowi podstawę do leczenia MM za pomocą NKG2D-CRA-NK.

Dlatego wybór NKG2DL jako celu w leczeniu AML ma trzy główne zalety: z jednej strony jego specyficzna ekspresja na komórkach nowotworowych może zapewnić bezpieczeństwo leków CAR-NK i uniknąć poważnej toksyczności poza celem; Ponadto różnorodność ligandów NKG2D może w pewnym stopniu zapobiec nawrotom nowotworu spowodowanym heterogenicznością komórek MM lub niedoborem pojedynczego celu i lepiej utrzymać skuteczność leku; Wreszcie, NKG2DL jako cel terapeutyczny dla MM uzyskał pozytywne dane kliniczne. Dlatego badacze planują ocenić skuteczność i bezpieczeństwo skojarzonego wlewu komórek NKG2D-CAR-NK w leczeniu nawrotowego szpiczaka mnogiego. Dane kliniczne z tego badania mogą stanowić wsparcie dla nowych planów leczenia nawrotowego, opornego na leczenie MM.