Trasferimento cellulare adottivo - Adoptive cell transfer

Trasferimento cellulare adottivo ( ACT ) è il trasferimento di cellule in un paziente. Le cellule possono aver avuto origine dal paziente o da un altro individuo. Le cellule sono più comunemente derivate dal sistema immunitario con l'obiettivo di migliorare la funzionalità e le caratteristiche immunitarie. Nell'immunoterapia del cancro autologo , le cellule T vengono estratte dal paziente, geneticamente modificate e coltivate in vitro e restituite allo stesso paziente. Comparativamente, le terapie allogeniche coinvolgono cellule isolate ed espanse da un donatore separato dal paziente che riceve le cellule.

Storia

Negli anni '60, si scoprì che i linfociti erano i mediatori del rigetto dell'allotrapianto negli animali. I tentativi di utilizzare le cellule T per trattare i tumori murini trapiantati hanno richiesto la coltivazione e la manipolazione di cellule T in coltura. I linfociti singenici sono stati trasferiti da roditori fortemente immunizzati contro il tumore per inibire la crescita di piccoli tumori stabiliti, diventando il primo esempio di ACT.

La descrizione del fattore di crescita delle cellule T interleuchina-2 (IL-2) nel 1976 ha permesso di far crescere i linfociti T in vitro , spesso senza perdita delle funzioni effettrici. Alte dosi di IL-2 potrebbero inibire la crescita del tumore nei topi. 1982, gli studi hanno dimostrato che i linfociti immunitari per via endovenosa potrebbero trattare i linfomi FBL3 sottocutanei voluminosi. La somministrazione di IL-2 dopo il trasferimento cellulare ha aumentato il potenziale terapeutico.

Nel 1985 la somministrazione di IL-2 ha prodotto regressioni tumorali durature in alcuni pazienti con melanoma metastatico . I linfociti infiltranti lo stroma di tumori in crescita e trapiantabili hanno fornito una fonte concentrata di linfociti infiltranti il ​​tumore (TIL) e potrebbero stimolare la regressione dei tumori polmonari e epatici stabiliti. Nel 1986, è stato scoperto che i TIL umani dei melanomi asportati contengono cellule in grado di riconoscere i tumori autologhi. Nel 1988 è stato dimostrato che i TIL autologhi riducono i tumori del melanoma metastatico. I TIL derivati ​​dal tumore sono generalmente miscele di cellule T CD8 +  e CD4 +  con poche cellule contaminanti principali.

Nel 1989 Zelig Eshhar pubblicò il primo studio in cui veniva sostituito il recettore bersaglio di una cellula T e notò che questo poteva essere usato per dirigere le cellule T ad attaccare qualsiasi tipo di cellula; questa è la biotecnologia essenziale alla base della terapia CAR-T .

Le risposte erano spesso di breve durata e sbiadivano giorni dopo la somministrazione. Nel 2002, la linfodeplezione mediante un regime chemioterapico non mieloablativo somministrato immediatamente prima del trasferimento di TIL ha aumentato la regressione del cancro, così come il persistente ripopolamento oligoclonale dell'ospite con i linfociti trasferiti. In alcuni pazienti, le cellule antitumorali somministrate rappresentavano fino all'80% delle cellule  T CD8 + mesi dopo l'infusione.

Inizialmente, il melanoma era l'unico cancro che produceva in modo riproducibile colture TIL utili. Nel 2006 la somministrazione di normali linfociti circolanti trasdotti con un retrovirus codificante per un recettore delle cellule T (TCR) che ha riconosciuto l' antigene MART-1 melanoma-melanocita, ha mediato la regressione del tumore. Nel 2010 la somministrazione di linfociti geneticamente modificati per esprimere un recettore anticorpale chimerico (CAR) contro l'antigene delle cellule B CD19 ha dimostrato di mediare la regressione di un linfoma a cellule B avanzato .

Nel 2009, una donna a cui erano state somministrate cellule T ingegnerizzate per riconoscere il cancro del colon è andata in difficoltà respiratoria ed è morta.

Nel 2010, i medici avevano iniziato trattamenti sperimentali per i pazienti affetti da leucemia utilizzando cellule T mirate al CD19 con l'aggiunta di DNA per stimolare la divisione cellulare. A partire dal 2015 gli studi avevano trattato circa 350 pazienti affetti da leucemia e linfoma. L'antigene CD19 appare solo sulle cellule B , che vanno storte nel linfoma e nella leucemia. La perdita di cellule B può essere contrastata con l' immunoglobulina .

Le startup tra cui Juno Therapeutics sfruttano la combinazione di tumori aggressivi e la volontà della FDA di approvare potenziali terapie per tali disturbi per accelerare l'approvazione di nuove terapie.

Nella terapia del checkpoint, gli anticorpi si legano alle molecole coinvolte nella regolazione delle cellule T per rimuovere le vie inibitorie che bloccano le risposte delle cellule T, note come terapia del checkpoint immunitario.

A partire dal 2015 la tecnica si è espansa per trattare il cancro cervicale , il linfoma , la leucemia , il cancro del dotto biliare e il neuroblastoma e nel 2016, il cancro ai polmoni , il cancro al seno , il sarcoma e il melanoma . Nel 2016, le cellule T modificate dal recettore dell'antigene chimerico specifico per CD19 (CAR) sono state utilizzate per il trattamento di pazienti con tumori maligni delle cellule CD19+ B recidivanti e refrattari , inclusa la leucemia linfoblastica acuta a cellule B (B-ALL) che ospita il riarrangiamento della leucemia a lignaggio misto (MLL). ) con cellule CD19 CAR-T.

Nel 2016, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica che utilizzava l'RNA delle cellule tumorali per produrre cellule T e una risposta immunitaria. Hanno racchiuso l'RNA in una membrana grassa caricata negativamente. In vivo , questa carica elettrica ha guidato le particelle verso le cellule immunitarie dendritiche del paziente che specificano gli obiettivi del sistema immunitario.

Nel 2017, i ricercatori hanno annunciato il primo utilizzo di cellule donate (piuttosto che cellule proprie dei pazienti) per sconfiggere la leucemia in due neonati per i quali altri trattamenti avevano fallito. Le cellule avevano quattro modificazioni genetiche. Due sono stati realizzati utilizzando TALEN . Uno ha cambiato le cellule in modo che non attaccassero tutte le cellule di un'altra persona. Un'altra modifica ha reso le cellule tumorali il loro obiettivo.

Processi

Nel melanoma, un campione di melanoma resecato viene digerito in una sospensione unicellulare o diviso in più frammenti tumorali. Il risultato viene coltivato individualmente in IL-2. I linfociti crescono eccessivamente. Distruggono i tumori nel campione entro 2 o 3 settimane. Quindi producono colture pure di linfociti che possono essere testate per la reattività contro altri tumori, in saggi di cocoltura. Le singole colture vengono quindi espanse in presenza di IL-2 e di anticorpi anti-CD3 irradiati in eccesso . Quest'ultimo prende di mira la subunità epsilon all'interno del complesso CD3 umano del TCR. 5-6 settimane dopo la resezione del tumore, si possono ottenere fino a 10 11 linfociti.

Prima dell'infusione, viene eseguito un regime preparatorio di linfodeplezione, tipicamente 60 mg/kg di ciclofosfamide per 2 giorni e 25 mg/m 2 di fludarabina somministrati per 5 giorni. Ciò aumenta sostanzialmente la persistenza delle cellule infuse e l'incidenza e la durata delle risposte cliniche. Quindi vengono infuse cellule e IL-2 a 720.000 UI/kg fino alla tolleranza.

L'interleuchina-21 può svolgere un ruolo importante nel potenziare l'efficacia delle terapie in vitro a base di cellule T.

Nelle prime prove, la preparazione di cellule T ingegnerizzate costava $ 75.000 per produrre cellule per ciascun paziente.

L'interleuchina-2 viene normalmente aggiunta alle cellule T estratte per aumentarne l'efficacia, ma ad alte dosi può avere un effetto tossico. Il numero ridotto di cellule T iniettate è accompagnato da una ridotta IL-2, riducendo così gli effetti collaterali. I test in vitro sui modelli di melanoma e cancro del rene hanno soddisfatto le aspettative.

Nel 2016 le sequenze di Strep- tag II sono state introdotte nei recettori CAR sintetici o naturali dei linfociti T per fungere da marcatore per l'identificazione, la purificazione rapida, l'adattamento della lunghezza del distanziatore per la funzione ottimale e l'espansione su larga scala, rivestita di anticorpi, guidata da microsfere . Ciò facilita la produzione cGMP di popolazioni pure di cellule T ingegnerizzate e consente il monitoraggio e il recupero in vivo delle cellule trasferite per applicazioni di ricerca a valle.

Ingegneria genetica

I recettori antitumorali geneticamente modificati in cellule T normali possono essere utilizzati per la terapia. Le cellule T possono essere reindirizzate mediante l'integrazione di geni che codificano per i TCR alfa-beta convenzionali o per i CAR. I CAR ( Chimeric Antibody Receptors ) sono stati introdotti alla fine degli anni '80 e possono essere costruiti collegando le regioni variabili delle catene pesanti e leggere dell'anticorpo a catene di segnalazione intracellulare come CD3-zeta, includendo potenzialmente domini costimolatori che codificano CD28 o CD137 . I CAR possono fornire il riconoscimento dei componenti della superficie cellulare non limitati ai complessi maggiori di istocompatibilità (MHC). Possono essere introdotti nelle cellule T con alta efficienza utilizzando vettori virali .

Correlazioni tra stato di differenziazione delle cellule T, persistenza cellulare e risultati del trattamento

Risposte antitumorali migliorate sono state osservate in modelli di topo e scimmia che utilizzano cellule T nelle prime fasi di differenziazione (come cellule di memoria naive o centrali). Le cellule T CD8 + seguono un percorso progressivo di differenziazione dalle cellule T naive alla memoria delle cellule staminali, alla memoria centrale, alla memoria effettrice e, infine, alle popolazioni di cellule T effettrici differenziate in modo terminale. Le cellule T CD8 + perdono paradossalmente il potere antitumorale in quanto acquisiscono la capacità di lisare le cellule bersaglio e di produrre la citochina interferone-γ , qualità altrimenti ritenute importanti per l'efficacia antitumorale. Lo stato di differenziazione è inversamente correlato alla proliferazione e alla persistenza. L'età è correlata negativamente con l'efficacia clinica. Le cellule CD8 + T possono esistere in uno stato simile alle cellule staminali, in grado di proliferazione clonale. Le cellule staminali della memoria T umane esprimono un programma genetico che consente loro di proliferare ampiamente e differenziarsi in altre popolazioni di cellule T.

Le cellule CD4 + T possono anche promuovere il rigetto del tumore. Le cellule CD4 + T migliorano la funzione delle cellule CD8 + T e possono distruggere direttamente le cellule tumorali. L'evidenza suggerisce che le cellule T helper 17 possono promuovere un'immunità antitumorale sostenuta.

Blocco del checkpoint intrinseco (intracellulare)

Altre modalità per potenziare l'immunoterapia includono il targeting dei cosiddetti blocchi del checkpoint immunitario intrinseco. Molti di questi regolatori intrinseci includono molecole con attività ubiquitina ligasi, tra cui CBLB . Più recentemente, è stato scoperto che CISH , un'altra molecola con attività ubiquitina ligasi, è indotta dalla legatura del recettore delle cellule T (TCR) e la regola negativamente prendendo di mira il segnale critico intermedio PLC-gamma-1 per la degradazione. È stato dimostrato che la delezione di CISH nelle cellule T effettrici aumenta notevolmente la segnalazione del TCR e il successivo rilascio, proliferazione e sopravvivenza di citochine effettrici. Il trasferimento adottivo di cellule T effettrici specifiche del tumore eliminate o abbattute per CISH ha determinato un aumento significativo dell'avidità funzionale e dell'immunità tumorale a lungo termine. Sorprendentemente non ci sono stati cambiamenti nell'attività del presunto obiettivo di Cish, STAT5. Quindi Cish rappresenta una nuova classe di checkpoint immunologici intrinseci delle cellule T con il potenziale per migliorare le immunoterapie adottive per il cancro.

Contesto

Né la massa del tumore né il sito di metastasi influenzano la probabilità di ottenere una regressione completa del cancro. Dei 34 responder completi in due prove, uno si è ripresentato. Solo un paziente con regressione completa ha ricevuto più di un trattamento. Il precedente trattamento con terapia mirata utilizzando l'inibitore di Braf vemurafenib ( Zelboraf ) non ha influenzato la probabilità che i pazienti con melanoma abbiano una risposta obiettiva. Le precedenti immunoterapie fallite non hanno ridotto le probabilità di risposta obiettiva.

Cellule staminali

Una modalità di trattamento emergente per varie malattie è il trasferimento di cellule staminali . Clinicamente, questo approccio è stato sfruttato per trasferire cellule immunopromotrici o tollerogeniche (spesso linfociti ) per migliorare l'immunità contro virus e cancro o per promuovere la tolleranza nel contesto di malattie autoimmuni , come il diabete di tipo I o l'artrite reumatoide . Le cellule utilizzate nella terapia adottiva possono essere geneticamente modificate utilizzando la tecnologia del DNA ricombinante . Un esempio di ciò nel caso della terapia adottiva delle cellule T è l'aggiunta di CAR per reindirizzare la specificità delle cellule T citotossiche e helper.

Applicazioni

Cancro

Il trasferimento adottivo di linfociti infiltranti il ​​tumore autologo (TIL) o di cellule mononucleate del sangue periferico geneticamente reindirizzate è stato utilizzato sperimentalmente per trattare pazienti con tumori solidi avanzati, inclusi melanoma e carcinoma del colon-retto , nonché pazienti con neoplasie ematologiche che esprimono CD19 , cervicale il cancro , linfoma , leucemia , dei dotti biliari e neuroblastoma , tumore del polmone , il cancro al seno , il sarcoma , il melanoma , recidivo e refrattario CD19 + cellule B maligne, tra cui cellule B leucemia linfoblastica acuta (B-ALL) ospitare riassetto della leucemia mista lignaggio (MLL ).

Malattia autoimmune

Il trasferimento di cellule T regolatorie è stato utilizzato per trattare il diabete di tipo 1 e altri.

Risultati della prova

Le prove sono iniziate negli anni '90 e hanno subito un'accelerazione a partire dal 2010.

cellule Anno Istologia del cancro Obiettivo molecolare Pazienti Numero di OR Commenti
Linfociti infiltranti il ​​tumore* 1998 Melanoma 20 55% Uso originale TIL ACT
1994 Melanoma 86 34%
2002 Melanoma 13 46% Linfodeplezione prima del trasferimento cellulare
2011 Melanoma 93 56% 20% CR oltre i 5 anni
2012 Melanoma 31 48%
2012 Melanoma 13 38% Intenzione al trattamento: tasso OPPURE 26%
2013 Melanoma 57 40% Intenzione al trattamento: tasso OPPURE 29%
2014 Cancro cervicale 9 22% Probabilmente mirato agli antigeni dell'HPV
2014 Dotto biliare ERB2 . mutato 1 – Selezionato per colpire una mutazione somatica
Sensibilizzazione in vitro 2008 Melanoma NY-ESO-1 9 33% Cloni reattivi contro antigeni dei testicoli cancerosi
2014 Leucemia WT-1 11 – Molti trattati ad alto rischio di ricaduta
Geneticamente ingegnerizzato con le auto 2010 linfoma CD19 1 100% Primo utilizzo dell'anti-CD19 CAR
2011 CLL CD19 3 100% Lentivirus utilizzato per la trasduzione
2013 TUTTI CD19 5 100% Quattro su cinque sono stati poi sottoposti a allo-HSCT
2014 TUTTI CD19 30 90% CR nel 90%
2014 linfoma 15 80% Quattro dei sette CR in DLBCL
2014 TUTTI CD19 16 88% Molti si sono trasferiti in allo-HSCT
2014 TUTTI CD19 21 67% Studio sull'aumento della dose
2011 Neuroblastoma GD2 11 27% CR2 CAR in cellule reattive all'EBV
2016 TUTTI CD19 30 93% J Clin Invest. 2016;126(6):2123–2138.
Geneticamente ingegnerizzato con TCR 2011 Sarcoma sinoviale NY-ESO-1 6 67% Primo rapporto mirato al tumore solido non melanoma
2006 Melanoma MART-1 11 45%

Tumori solidi

Diversi studi clinici in corso di terapie cellulari adottive sono in corso nei tumori solidi, ma le sfide nello sviluppo di tali terapie per questo tipo di tumore maligno includono la mancanza di antigeni di superficie che non si trovano sui tessuti normali essenziali, lo stroma tumorale difficile da penetrare, e fattori nel microambiente tumorale che impediscono l'attività del sistema immunitario.

Sicurezza

Tossicità

Il targeting di bersagli antigenici normali e non mutati che sono espressi sui tessuti normali, ma sovraespressi sui tumori ha portato a una grave tossicità sul bersaglio e fuori dal tumore. La tossicità è stata riscontrata in pazienti che hanno ricevuto TCR ad alta avidità che hanno riconosciuto gli antigeni melanoma-melanocita MART-1 o gp100, nei topi quando prendono di mira gli antigeni dei melanociti, nei pazienti con carcinoma renale utilizzando un CAR mirato all'anidrasi carbonica 9 e nei pazienti con metastasi colorettale cancro.

Possono anche verificarsi tossicità quando si osservano reattività crociate precedentemente sconosciute che prendono di mira le normali autoproteine ​​espresse negli organi vitali. Non è noto che l'antigene del cancro ai testicoli MAGE-A3 sia espresso in alcun tessuto normale. Tuttavia, il targeting di un peptide limitato da HLA-A*0201 in MAGE-A3 ha causato gravi danni alla materia grigia nel cervello, perché questo TCR ha anche riconosciuto un epitopo diverso ma correlato che è espresso a bassi livelli nel cervello. Che i CAR siano potenzialmente tossici per gli antigeni self è stato osservato dopo l'infusione di cellule CAR T specifiche per ERBB2. Due pazienti sono morti quando trattati con un TCR specifico per MAGE-A3 ristretto per HLA-A1 la cui affinità è stata potenziata da una mutagenesi sito-specifica.

Gli antigeni cancro-testicolo sono una famiglia di proteine ​​intracellulari che sono espresse durante lo sviluppo fetale, ma con poca espressione nei normali tessuti adulti. Più di 100 di queste molecole sono epigeneticamente up-regolate nel 10-80% dei tipi di cancro. Tuttavia, mancano di alti livelli di espressione proteica. Circa il 10% dei tumori comuni sembra esprimere abbastanza proteine ​​per essere di interesse per le cellule T antitumorali. Bassi livelli di alcuni antigeni dei testicoli cancerosi sono espressi nei tessuti normali, con tossicità associate. L'antigene del cancro ai testicoli NYESO-1 è stato preso di mira tramite un TCR umano trasdotto in cellule autologhe. Gli OR sono stati osservati in 5 su 11 pazienti con melanoma metastatico e in 4 su 6 pazienti con sarcoma a cellule sinoviali altamente refrattario .

Gli "interruttori suicidi" consentono ai medici di uccidere le cellule T ingegnerizzate in situazioni di emergenza che minacciano la sopravvivenza del paziente.

Sindrome da rilascio di citochine

La sindrome da rilascio di citochine è un altro effetto collaterale e può essere una funzione dell'efficacia terapeutica. Quando il tumore viene distrutto, rilascia grandi quantità di molecole proteiche di segnalazione cellulare. Questo effetto ha ucciso almeno sette pazienti.

cellule B

Le molecole condivise tra tumori e organi normali non essenziali rappresentano potenziali bersagli dell'ACT, nonostante la relativa tossicità. Ad esempio, la molecola CD19 è espressa su oltre il 90% dei tumori maligni delle cellule B e sulle cellule B non plasmatiche a tutti gli stadi di differenziazione ed è stata utilizzata con successo per trattare pazienti con linfoma follicolare , linfomi a grandi cellule , leucemia linfatica cronica e leucemia linfoblastica. La tossicità contro il CD19 provoca la perdita di cellule B in circolo e nel midollo osseo che può essere superata da periodiche infusioni di immunoglobuline .

Diversi altri antigeni delle cellule B vengono studiati come bersagli, tra cui CD22 , CD23 , ROR-1 e l' idiotipo della catena leggera delle immunoglobuline espresso dal singolo tumore. I CAR che prendono di mira CD33 o CD123 sono stati studiati come terapia per pazienti con leucemia mieloide acuta , sebbene l'espressione di queste molecole su precursori normali possa portare a mieloablazione prolungata . BCMA è una proteina della famiglia dei recettori del fattore di necrosi tumorale espressa su cellule B mature e plasmacellule e può essere mirata al mieloma multiplo .

Riferimenti

link esterno