En klinisk studie av NKG2D-CAR-NK-celler för behandling av refraktärt återkommande multipelt myelom

Multipelt myelom (MM) är en malign sjukdom med klonal onormal plasmacellsproliferation. Det är den näst vanligaste maligna tumören i hematologiska systemtumörer. Incidensen är 2-3/100000, och den är fortfarande obotlig. Under de senaste åren, med tillämpningen av nya läkemedelsbaserade regimer som proteasomhämmare, immunmodulatorer och anti-CD38 monoklonala antikroppar, har remissionsfrekvensen för MM-patienter förbättrats avsevärt och kemoterapirelaterade toxiska biverkningar har minskat, vilket ökar överlevnadsperioden av multipelt myelom från 2-3 år till mer än 5 år. Sekventiell autolog hematopoetisk stamcellstransplantation efter intensifierad induktionsterapi är för närvarande den föredragna behandlingsstrategin för patienter lämpliga för hematopoetisk stamcellstransplantation. För återfall av refraktär MM har den nya generationens orala proteasomhämmare, monoklonala antikroppar och specifik cellulär immunterapi visat goda terapeutiska effekter. Multipelt myelom är dock fortfarande en obotlig sjukdom, och effektivare behandlingsmetoder behöver utforskas för att förbättra effektiviteten och förlänga överlevnaden av återfall och refraktärt multipelt myelom.

Under de senaste åren har CAR-T uppnått betydande terapeutiska effekter vid hematologiska maligniteter. Chimär antigenreceptor T-cell (CAR-T) immunterapi är ett snabbt utvecklande nytt tillvägagångssätt för tumöradoptiv immunterapi under de senaste åren. Dess huvudsakliga funktion är att erhålla T-celler som känner igen tumörantigenspecifika receptorer genom genteknisk modifiering, och förse dem med målsökning, dödande och uthållighet. CAR-T-studier med MM-antigenspecificitet har också genomförts och uppnått goda resultat. CAR-T-cellterapi har blivit en effektiv ny behandling för MM, där B-cells moget antigen (BCMA) har blivit ett tydligt mål för CAR-T-cellsterapi. BCMA CAR-T-celler kan känna igen och döda MM-celler som härrör från MM-patienter och utöva antitumöreffekter i MM-modellmöss genom perforinvägen. Den totala effektiva frekvensen av anti-mus-härledd BCMA CAR-T-cellterapi för återkommande/refraktär MM kan nå 81 %, med en CR-frekvens på 55,5 % för patienter och en strikt fullständig remission (sCR) på 13,3 %. Men eftersom appliceringstiden för CART-cellterapi ökar förblir återfall ett oundvikligt problem, med cirka 40 % av patienterna som får CR som fortfarande upplever återfall. Samtidigt har studier visat att multi-target CAR-T kan förlänga remissionsperioden och minska återfall. Att utöka täckningen av MM-cellmål och rensa dåligt differentierade MM-celler kan ytterligare förbättra effektiviteten av CAR-T vid behandling av återfall av refraktär MM. Studier i experimentella musmodeller har bekräftat att kombinationen av anti-CS1 CAR-T och anti-BCMA CAR-T har bättre terapeutiska effekter på myelomceller än att använda anti-BCMA CAR-T enbart. Kliniska prövningar har bekräftat användningen av mus-härledda anti-BCMA CAR-T-celler i kombination med humaniserad anti-CD19 CAR-T-cellinfusion för behandling av återfall och refraktär MM, med en ORR på 95,2 % och en negativ MRD-omvandlingsfrekvens på 81,0 %. Men med förlängningen av uppföljningstiden upplever patienterna gradvis återfall. Därför, även om CAR-T-terapi har visat positiva kliniska resultat vid behandling av multipelt myelom, är återfall fortfarande ett svårt problem att övervinna, och fler behandlingsmetoder behövs för att lösa detta problem.

Även om CAR-T-celler har en stark tumördödande förmåga och specifik riktad bindning, kan problemen i CAR-T-terapi inte ignoreras. För det första har CAR-T-terapi relaterade toxiska biverkningar, huvudsakligen inklusive: (1) Autoimmun toxicitet avser huvudsakligen den toxiska reaktionen "on target/off-tumör". CAR-celler attackerar tumörceller samtidigt som de attackerar normala vävnader som uttrycker samma antigen, vilket orsakar skador på normala vävnader. (2) Cells Factor Release Syndrome (CRS), som är en icke-antigenspecifik toxicitet orsakad av höga nivåer av immunaktivering bortom det fysiologiska tillståndet, är också det mest framträdande toxiska svaret av CAR-T-cellimmunterapi. CRS åtföljs ofta av en ökning av olika inflammatoriska cytokiner, såsom IL-2, IL-6, IL-10, TNF-a och IFN-y Wait. De kliniska manifestationerna av CRS varierar kraftigt, där feber är det vanligaste, muskelsmärta, illamående, instabil hypotoni och hypoxi förekommer ofta. De övergripande symtomen kan variera från milda influensaliknande symtom till allvarliga livshotande symtom som andnöd, dysfunktion av flera organ och till och med misslyckande. (3) Neurotoxicitet uppträdde också hos vissa försökspersoner, vilket är en oväntad giftig bieffekt som huvudsakligen inkluderar symtom som suddigt medvetande, koma, afasi, motoriska störningar och kramper. För det andra är beredningscykeln för CAR-T-celler lång och inte lämplig för patienter med snabb sjukdomsprogression. För närvarande är beredningen av CAR-T-celler i studiepopulationen mestadels baserad på autolog perifer blodinsamling och lentivirustransfektion. T-celler måste genomgå en rad operationer såsom sortering, aktivering, transfektion och amplifiering innan de återinförs till patienter, vilket vanligtvis tar 2-3 veckor. Å ena sidan kan den inte tillgodose de akuta behandlingsbehoven hos patienter med snabb sjukdomsprogression, och å andra sidan leder långvarig in vitro-odling till överdriven differentiering av CAR-T-celler in vivo, vilket resulterar i minskad överlevnad, proliferation, och dödande förmåga in vivo, vilket minskar terapeutisk effektivitet. Slutligen kan effekten av CAR-T påverkas av tidig kemoterapi. För närvarande förbereds den kliniska tillämpningen av CAR-T mestadels av autologa T-celler, och patienter med recidiverande/refraktär AML har fått flera kemoterapibehandlingar, vilket resulterar i försämrad T-cellsfunktion, vilket påverkar effekten av CAR-T och patientens prognos. Därför är det nödvändigt att söka nya alternativa behandlingar.

NK-celler är viktiga immunceller i kroppen och en viktig komponent i medfödd immunitet. Under fysiologiska förhållanden känner NK-cellshämmande receptorer igen MHC klass I-molekyler som uttrycks brett på ytan av normala vävnadsceller, vilket hämmar NK-cellsfunktion och hindrar dem från att döda sina egna normala vävnadsceller. I tumörvävnad, på grund av nedregleringen av MHC klass I-molekyluttryck på ytan av tumörceller, uppregleras ligander som aktiverar receptorer såsom NKp30, NKp44, NKp46, vilket leder till NK-cellaktivering och slutligen dödar tumörceller. CAR-NK-celler uttrycker CAR-molekyler på ytan av NK-celler, känner igen målantigener genom CAR och aktiverar ytterligare NK-celler för att döda tumörceller. CAR-NK-cellers CAR-struktur består vanligtvis av tre delar, nämligen den extracellulära antigenbindande domänen, transmembrandomänen och intracellulär aktiveringsdomän, som är mycket lik den CAR-struktur som används vid CAR-T-cellterapi. Enligt de olika intracellulära domänerna kommer CAR-strukturer också att jämföras och valideras därefter.

Jämfört med CAR-T-cellterapi har CAR-NK-celler sina unika fördelar vid adoptiv cellterapi: 1) Sannolikheten för att CAR-NK-celler ska uppleva cytokinstormar är låg. De proinflammatoriska cytokinerna som utsöndras av CAR-T-celler, såsom IL-1 och IL-6, är de huvudsakliga cytokinerna som orsakar CRS. Aktiva CAR-NK-celler producerar vanligtvis TNF-α. Det finns en signifikant skillnad mellan de typer av cytokiner som produceras av granulocytmakrofagkolonistimulerande faktor (GM-CSF) och T-lymfocyter. Kliniska studier har visat att CAR-NK-behandling avsevärt minskar sannolikheten för cytokinstormar. 2) CAR-NK-celler har flera dödande mekanismer som kan döda tumörceller med lågt eller inget uttryck av målantigener, vilket minskar återkomsten av målantigennegativa tumörer. CAR-T-celler är svåra att känna igen målceller med lågt eller inget uttryck av målantigener, och dessa celler kan inte rensas, vilket leder till tumörrecidiv. CAR-NK-celler känner inte bara igen tumörytantigen genom enkelkedjiga antikroppar för att döda tumörceller, utan aktiverar också olika receptorigenkänningsligander för att döda tumörceller. Såsom naturliga cytotoxiska receptorer (NKp46, NKp44 och NKp30), NKG2D och DNAM-1. Dessutom, NK-celler passerar genom Fc y RIII (CD16) inducerar antikroppsberoende cytotoxicitet, och flera mekanismer kombineras för att döda heterogena tumörceller, och därigenom minska risken för tumörrecidiv. 3) Allogen transplantation av CAR-NK-celler orsakar inte graft-versus-host-sjukdom (GvHD). När CAR-T-celler i testpopulationen genereras av friska donatorer som inte matchar humant leukocytantigen (HLA), kan icke-autogena MHC uttryckta på allogena CAR-T-celler inducera immunavstötning och orsaka allvarlig hematologisk toxicitet. NK-celler är medfödda immunceller som inte är beroende av MHC:s molekylära igenkänning. Allogena CAR-NK-celler inducerar inte GvHD-produktion. 4) NK-celler kommer från flera källor för att möta behoven hos patienter vars cellkvalitet och kvantitet påverkas av flera kemoterapibehandlingar. NK-celler kan erhållas från humant navelsträngsblod, perifert blod, inducerade pluripotenta stamceller och NK-92-cellinjer. För patienter som har svårt att samla tillräckligt med celler på grund av flera kemoterapibehandlingar, kan flera källor av NK-celler möta behoven av CAR-NK-behandling. 5) CAR-NK-celler kan ge snabb behandling av "punkttyp". NK-celler är inte begränsade av stora histokompatibilitetskomplex, därför kan allogena NK-celler användas för modifiering och utveckling till CAR-NK-cellterapi från hyllan. För patienter med snabb tumörprogression kan behandling i tid ges för att undvika sjukdomsprogression på grund av väntan på cellförberedelse.

NKG2D-receptorn är en aktiverande receptor som uttrycker NK-cellsuttryck. Den kan känna igen NKG2D-liganden (NKG2DL) uttryckt i tumörceller och aktivera NK-celldödande aktivitet genom NKG2D-NKG2DL-interaktioner. NKG2DL finns på olika positioner på kromosom 6 och tillhör två genfamiljer, inklusive MICA/MICB och ULBP. NKG2D-liganden uttrycks på olika nivåer på ytan av tumörceller eller virusinfekterade celler, medan den inte uttrycks på ytan av normala celler, med över 70 % av humana tumörceller som visar uppreglering av NKG2D-liganden. Vår tidigare forskning har visat att U266-myelomcellinjen och över 62% av MM-patienterna uttrycker olika nivåer av NKG2D-ligander, och immunceller kan förmedla dödandet av MM-celler genom interaktionen mellan NKG2D-receptorer och ligander. Riktad NKG2DL CAR-NK cellterapi för MM uppnådde goda terapeutiska effekter i prekliniska experiment. Samtidigt fick 5 återkommande MM NKG2D-CAR-NK-celler utan behandlingsrelaterade biverkningar, dosbegränsande toxicitet och inget CRS-svar observerades. En preklinisk studie har visat att NKG2D-CAR-NK har en mer cytotoxisk effekt på MM-celler än bara expanderade och aktiverade NK-celler, vilket ger en grund för behandling av MM med NKG2D-CRA-NK.

Att välja NKG2DL som mål för behandling av AML har därför tre huvudsakliga fördelar: å ena sidan kan dess specifika uttryck på tumörceller säkerställa säkerheten för CAR-NK-läkemedel och undvika allvarlig toxicitet utanför målet; Dessutom kan mångfalden av NKG2D-ligander i viss mån undvika tumörrecidiv orsakad av MM-cellsheterogenitet eller brist på ett enda mål, och bättre upprätthålla läkemedelseffektivitet; Slutligen har NKG2DL som ett terapeutiskt mål för MM erhållit positiva kliniska data. Därför planerar utredarna att utvärdera effektiviteten och säkerheten av kombinerad infusion av NKG2D-CAR-NK-celler vid behandling av återkommande multipelt myelom. De kliniska data från denna studie kan ge datastöd för nya behandlingsplaner för återfall av refraktär MM.