Εισαγωγή
Η θεραπεία με κύτταρα CAR T, μια καινοτόμος μορφή ανοσοθεραπείας, έχει επιδείξει εξαιρετική αποτελεσματικότητα στη θεραπεία συγκεκριμένων όγκων αξιοποιώντας την ισχύ του ανοσοποιητικού συστήματος του ίδιου του ασθενούς. Πρόσφατα, οι επιστήμονες ερεύνησαν την ιδέα της χρήσης του για τη θεραπεία κακοηθειών των Β κυττάρων που σχετίζονται με τον HIV, που είναι ένα περίπλοκο πρόβλημα που περιλαμβάνει τόσο τον καρκίνο όσο και το HIV/AIDS.
Οι ασθενείς με HIV έχουν πολύ υψηλότερο κίνδυνο καρκίνου από τον κανονικό πληθυσμό. Τα οροθετικά άτομα έχουν 25%-40% ποσοστά καρκίνου. Η πιο κοινή κακοήθεια των ασθενών με HIV/AIDS είναι λέμφωμα μη Hodgkin (NHL). NHL is most common in PLWHA as Burkitt lymphoma, which has an 18-fold higher risk, and diffuse large B κυτταρικό λέμφωμα (DLBCL), which accounts for 75% of cases.
Θεραπεία Τ-κυττάρων με χιμαιρικό υποδοχέα αντιγόνου (CAR)., especially CD19-targeting CAR T cells, has revolutionized B cell NHL treatment. Due to safety concerns and the difficulties of generating CAR T cell products from HIV-positive donors, PLWHA has been excluded from all clinical studies for years. Recent studies investigated the use of HIV-positive λέμφωμα donors’ cells to create CD19-targeting CAR T cells. These studies have shown promise in addressing the safety and efficacy of Θεραπεία CAR T κυττάρων σε αυτόν τον πληθυσμό, αλλά δεν θεραπεύουν Τον ιό HIV.
In the past, CD19-CAR and N6-CAR T cells were effective in both clinical and preclinical testing against lymphoma and HIVgp120. It was anticipated that a dual design targeting both antigens may target cancer and HIV-infected cells in one person. A bi-specific N6-huCD19 CAR T cell technology was developed that targets both antigens in one therapeutic product.
Κατανόηση της πρόκλησης
Τα άτομα που έχουν HIV/AIDS έχουν περισσότερες πιθανότητες να εμφανίσουν ορισμένους τύπους καρκίνου, ειδικά κακοήθειες από Β κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των λεμφωμάτων και των λευχαιμιών. Η θεραπεία αυτών των όγκων παρουσία HIV μπορεί να είναι δύσκολη λόγω της εξασθενημένης ανοσολογικής λειτουργίας και των δυσκολιών στη ρύθμιση της ανοσοκαταστολής.
Πώς λειτουργεί η θεραπεία CAR T;
Η θεραπεία των Τ κυττάρων CAR (χιμαιρικός υποδοχέας αντιγόνου) είναι η γενετική τροποποίηση των Τ κυττάρων ενός ασθενούς για να εκφράζουν τεχνητούς υποδοχείς, που ονομάζονται CARs, στην επιφάνειά τους. Αυτά τα οχήματα έχουν σχεδιαστεί για να αναγνωρίζουν συγκεκριμένες ουσίες που βρίσκονται σε κακοήθη κύτταρα. Στο πεδίο των κακοηθειών Β-λεμφοκυττάρων που σχετίζονται με τον HIV, τα κύτταρα CAR T είναι ειδικά σχεδιασμένα για να αναγνωρίζουν αντιγόνα όπως το CD19, τα οποία υπάρχουν συχνά στα Β κύτταρα.
Πλεονεκτήματα και προκλήσεις σε ασθενείς με HIV
Η χρήση της θεραπείας με CAR T κύτταρα σε οροθετικά άτομα με κακοήθειες από Β κύτταρα προσφέρει ξεχωριστά οφέλη και εμπόδια. Ένα πλεονέκτημα των κυττάρων CAR T είναι η υψηλή εξειδίκευσή τους στη στόχευση των καρκινικών κυττάρων διατηρώντας παράλληλα υγιή κύτταρα, γεγονός που μπορεί δυνητικά να μειώσει τον κίνδυνο τοξικοτήτων. Ωστόσο, η λοίμωξη από τον HIV θέτει προκλήσεις στην ανοσολογική λειτουργία, καθιστώντας αναγκαία τη σχολαστική διαχείριση τόσο του ιού HIV όσο και της κακοήθειας.
Ανάπτυξη του CAR-T για τον HIV
ΕΙΚΟΝΑ 1. Σχηματική αναπαράσταση της δομής anti-HIV CAR. Το CAR πρώτης γενιάς αποτελείται από μια ενιαία περιοχή env αντι-HIV (CD4 ή svFc), την περιοχή διαμεμβρανικής περιοχής και την περιοχή CD3-ζ υποδοχέα Τ κυττάρων. Το CAR δεύτερης γενιάς ενσωματώνει έναν πρόσθετο τομέα συνδιεγερτικής σηματοδότησης στη βασική διαμόρφωση του υποδοχέα πρώτης γενιάς. Τα κύτταρα τρίτης γενιάς περιέχουν περισσότερες από μία συνδιεγερτικές περιοχές. Τα CAR τέταρτης γενιάς χαρακτηρίζονται από την προσθήκη συστατικών ή επαγώγιμων διαγονιδίων όπως οι κυτοκίνες ή οι χημειοκίνες.
Δημιουργήθηκαν δύο υποψήφια σχέδια CAR διπλής δέσμης και ενός βρόχου. Αυτά τα κατασκευάσματα δημιουργήθηκαν με την ενσωμάτωση ενός ανθρωποποιημένου (hu) CD19 μεταβλητού θραύσματος μονής αλυσίδας (scFv) και ενός N6 scFv από ένα ευρέως εξουδετερωτικό αντίσωμα κατά του HIV (bNAb) σε μια ραχοκοκαλιά κατασκευής CAR 2ης γενιάς.
The bi-specific tandem CAR constructs had N6 and huCD19 scFvs coupled with a G4S linker in huCD19-N6 or N6-huCD19 orientation. The loop-CAR was created by fusing huCD19(VL):N6(VH):VL:VH with a whitlow linker. All constructs had the CD4 transmembrane domain, a double-mutated IgG4 Fc spacer, 4-1BB co-stimulatory and CD3-zetta signaling domains, and EGFRt separated by a T2A ribosomal skip region. The 3 bi-specific constructs were assessed in healthy donor-derived T cells employing cytotoxicity co-culture assay against Raji (CD19+) or 8E5 (gp120+) target cells. N6-huCD19 CAR T cells were produced from HIV-positive patients and tested against όγκος κύτταρα.
Αποτελέσματα
Οι λειτουργικές δοκιμές έδειξε ότι και οι τρεις διπλοειδικοί σχεδιασμοί CAR ήταν αποτελεσματικοί έναντι των CD19 και HIVgp120. Τα N6-huCD19 διαδοχικά CAR Τ κύτταρα ήταν πιο αποτελεσματικά έναντι και των δύο αντιγόνων. Σημειωτέον, τα N6-huCD19 διαδοχικά κύτταρα CAR T μπορεί να στοχεύουν διαδοχικά ένα ή και τα δύο αντιγόνα.
N6-huCD19 σειρές CAR T κύτταρα δημιουργήθηκαν από οροθετικούς δότες, αποδεικνύοντας ότι αυτή η μέθοδος είναι εφικτή σε PLWHA. Είναι ενδιαφέρον ότι τα κύτταρα T N6-huCD19 CAR που προέρχονται από δότη HIV σκότωσαν καρκινικά κύτταρα που εξέφραζαν είτε αντιγόνα CD19 είτε HIVgp120, δείχνοντας ότι μπορούν να κάνουν δύο διαφορετικά πράγματα.
Μπορεί να θέλετε να διαβάσετε: Θεραπεία CAR T Cell στην Κίνα
ΕΙΚΟΝΑ 2. Αντι-HIV CAR τροποποιημένα Τ κύτταρα και η στρατηγική «Kick and Kill» για την εξάλειψη των λανθάνοντα μολυσμένων κυττάρων HIV. Η στρατηγική «kick» χρησιμοποιεί LRAs για να επάγει τη μεταγραφή του HIV, την έκφραση πρωτεϊνών και την παραγωγή ιοσωμάτων. Το CD4 (πάνω αριστερά, πορτοκαλί) ή το αντίσωμα (πάνω δεξιά, μωβ) που βασίζεται σε μηχανική CAR στοχεύει μια θέση δέσμευσης του HIV σε ένα ιικό σωματίδιο στην επιφάνεια του κυττάρου ενός ενεργοποιημένου κυττάρου δεξαμενής (κάτω). Κατά τη δέσμευση, το τροποποιημένο με CAR Τ κύτταρο θα απελευθερώσει γρανζύμα και κυτοκίνες για να «σκοτώσει» τα μολυσμένα με HIV κύτταρα.
Αντιμετώπιση ανοσοκαταστολής
An essential factor to address in Θεραπεία κυττάρων CAR for HIV-related malignancies is the equilibrium between cancer treatment and HIV control. Individuals with weakened immune systems may be more prone to infections and may also face potential problems from ανοσοθεραπεία treatment. Hence, it is imperative to closely evaluate and implement tailored treatment options.
CAR T κύτταρα για την καταπολέμηση της λοίμωξης HIV
Η χρήση θετικών Τ κυττάρων για τη θεραπεία του HIV υποστηρίχθηκε πριν από δεκαετίες. Η πρώτη δοκιμή θεραπείας HIV CAR Τ κυττάρων περιελάμβανε μεταμόσχευση θετικών Τ κυττάρων με σύντηξη CAR της εξωκυτταρικής περιοχής CD4 (πρωτεύων υποδοχέας HIV) στην περιοχή σηματοδότησης CD3 (CD4) (Mitsuyasu et al., 2000; Walker et al., 2000; Deeks et al., 2002). Το CD4, το φυσικό τμήμα αναγνώρισης φακέλου HIV, στοχεύει όλα τα απομονωμένα στελέχη του HIV, καθιστώντας το ένα καλό αντιδραστικό πρόσδεμα για σχεδιασμό αντι-HIV CAR. Οι μεταλλάξεις θα μείωναν τη δέσμευση του CD4 και την ιική καταλληλότητα, επομένως, οι θέσεις δέσμευσης της πρωτεΐνης φακέλου CD4 διατηρούνται κυρίως (Wang et al., 2019).
Το CAR πρώτης γενιάς που βασίζεται σε CD4 δοκιμάστηκε σε ασθενείς με HIV για αποτελεσματικότητα και ασφάλεια (Mitsuyasu et al., 2000; Walker et al., 2000; Deeks, 2002). Η θεραπεία δεν ανέστειλε την αντιγραφή του ιού, αλλά τα αλλαγμένα κύτταρα διήρκεσαν για >10 χρόνια και δεν είχαν εμφανείς τοξικότητες (Mitsuyasu et al., 2000). Η έλλειψη ελέγχου του ιού μπορεί να έχει πολλές αιτίες: (1) Τα CAR που βασίζονται σε CD4 καθιστούν τα γονιδιακά τροποποιημένα Τ κύτταρα ευαίσθητα στη μόλυνση από HIV και τον κυτταρικό θάνατο, (2) η συνδιεγερτική σηματοδότηση ενεργοποίησης του σήματος είναι αναποτελεσματική, (3) Ο χειρισμός και ο πολλαπλασιασμός των Τ κυττάρων είναι φτωχή και (4) λείπει η διέγερση με ιικό αντιγόνο. Ωστόσο, η θεραπεία με CD4ζ Τ κύτταρα βρέθηκε ότι είναι ασφαλής και διατηρούσε σταθερά επίπεδα εμφύτευσης (Scholler et al., 2012).
Μπορεί να θέλετε να διαβάσετε: Θεραπεία CAR T Cell στην Ινδία
Οι πρόσφατες εξελίξεις στον σχεδιασμό των CAR για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας των τελεστών των κυττάρων CAR T και της επιμονής στην κακοήθεια έχουν επιταχύνει τη θεραπεία των κυττάρων CAR T. Υπάρχουν τέσσερις γενιές CAR (Εικόνα 1). Η πρώτη γενιά των CAR συνέδεσε ένα εξωτερικό τμήμα αναγνώρισης αντιγόνου με έναν ενδοκυτταρικό ενδοτομέα που διεγείρει τα λεμφοκύτταρα, όπως το συστατικό μεταγωγής σήματος των αλυσίδων TCR CD3ζ (Eshhar et al., 1993).
Η απόπτωση, η περιορισμένη ανάπτυξη in vivo και η κυτταροτοξικότητα ήταν κοινά στα κύτταρα CAR T πρώτης γενιάς (Heuser et al., 2003; Zhao et al., 2009). Τα CAR δεύτερης γενιάς δημιουργήθηκαν προσθέτοντας συνδιεγερτικές μοριακές περιοχές όπως το CD28 ή το 4-1BB στην κυτταροπλασματική ουρά των κατασκευών που περιέχουν CD3ζ. In vitro, τα βελτιστοποιημένα κύτταρα CAR T δεύτερης γενιάς αντι-HIV με τη συνδιεγερτική περιοχή 4-1BB κατέστειλαν την αντιγραφή του HIV 50 φορές καλύτερα από τα κύτταρα CAR T πρώτης γενιάς (Leibman et al., 2017).
Πειράματα σε ζώα έδειξαν ότι τα CAR δευτερεύουσας γενιάς επεκτάθηκαν ως απόκριση στο αντιγόνο, προστάτευσαν τα CD4+T κύτταρα έναντι της μόλυνσης από HIV και μειώθηκαν τα CD4 μειώνονται καλύτερα από τα CAR χωρίς συνδιεγερτικά μόρια (Leibman et al., 2017). Συγκρίσιμες μελέτες έδειξαν ότι η συνδιεγερτική περιοχή 4-1BB μειώνει την ιική ανάκαμψη μετά από θεραπεία με ART και προάγει την επιμονή των Τ κυττάρων in vivo χωρίς αντιγόνο καλύτερα από την περιοχή CD28 (Zhang et al., 2007; Leibman et al., 2017). Τα CAR τρίτης γενιάς δημιουργήθηκαν προσθέτοντας πολυάριθμα συνδιεγερτικά μόρια σε δευτερεύοντα CAR. Στον καρκίνο, τα CAR τρίτης γενιάς βελτιώνουν τη λειτουργία του τελεστή, τον πολλαπλασιασμό, την επιβίωση και τον θάνατο του όγκου (Savoldo et al., 2011).
Οι Liu et al. (2016) διαπίστωσε ότι ένα αντι-gp120 CAR τρίτης γενιάς με πολυάριθμους ενδοκυτταρικούς τομείς σηματοδότησης (CD3ζ-CD28-41BB) έχει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στη λύση κυττάρων που εκφράζουν Env in vitro από το CD4ζ-CAR. Τα κύτταρα CAR T τέταρτης γενιάς, γνωστά ως Τ-κύτταρα που ανακατευθύνονται για γενική θανάτωση μέσω κυτοκίνης (TRUCKs), περιέχουν ένα τρίτο διεγερτικό σήμα που εκκρίνει ή συνδέει κυτοκίνες όπως IL-7, IL-12, IL-15 ή IL-18 σε βελτιώνει την επέκταση και την επιμονή των κυττάρων CAR T. Είναι μελετήθηκε στην ογκολογία για τη στόχευση συμπαγών όγκων.
Συμπέρασμα
Η θεραπεία με κύτταρα CAR T έχει μεγάλες δυνατότητες ως καινοτόμος μέθοδος θεραπείας για κακοήθειες Β-λεμφοκυττάρων που σχετίζονται με τον HIV, παρέχοντας νέα αισιοδοξία σε άτομα που αντιμετωπίζουν αυτή την περίπλοκη επικάλυψη της νόσου. Παρά την ύπαρξη δυσκολιών, η συνεχής έρευνα και οι κλινικές προσπάθειες οδηγούν στην ανάπτυξη βελτιωμένων και προσαρμοσμένων θεραπειών που έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στη φροντίδα του καρκίνου για όσους ζουν με HIV.
Γίνονται πολλές προσπάθειες για τη δημιουργία νέων τεχνικών εκρίζωσης του HIV. Οι τεχνικές που βασίζονται σε CAR μπορούν να βοηθήσουν στην εξάλειψη του HIV ενισχύοντας την αντιική κυτταρική ανοσολογική απόκριση. Μπορεί να χρειαστεί ένας συνδυασμός τεχνικών για την επιτυχή ανάπτυξη της θεραπείας αντι-HIV CAR για την καθιέρωση μακροχρόνιας ανοσολογικής επιτήρησης και την εξάλειψη των επανενεργοποιημένων κυττάρων HIV. Ωστόσο, ορισμένα ερωτήματα παραμένουν για την πρόοδο αυτού του τομέα:
(1) Μπορούν τα τροποποιημένα με CAR ανοσοκύτταρα να αναγνωρίσουν την επαγόμενη από την LRA έκφραση επανενεργοποιημένου αντιγόνου;
(2) Μπορούν η θεραπεία με CAR και οι LRA να επηρεάσουν τις δεξαμενές του εντέρου και του εγκεφαλικού ιστού;
(3) Είναι απαραίτητες επαναλαμβανόμενες εγχύσεις ανοσοκυττάρων τροποποιημένων με CAR και/ή επανενεργοποιήσεις LRA;
Η θεραπεία με κύτταρα CAR T επόμενης γενιάς ως μέρος του σχήματος "kick and kill", σε συνδυασμό με LRAs ή bNAbs, μπορεί να εξαλείψει τη δεξαμενή του HIV βελτιώνοντας την ανοσολογική επιτήρηση και διατηρώντας την καταστολή του ιού μετά τη διακοπή της ART.
