Ученые Ludwig Cancer Research разработали метод значительного улучшения доклинической оценки лечения Т-клетками химерного антиген-рецептора (CAR), при котором Т-клетки иммунной системы извлекаются из пациента, спроектированы так, чтобы воздействовать на конкретную молекулу, ассоциированную с опухолью, а затем выращены и повторно использованы для лечения рака. Исследование, опубликованное в Журнале экспериментальной медицины, также сообщает о создании и оценке совместно созданных CAR-T-клеток и применяет метод для изучения их воздействия на опухоли на мышиной модели меланомы рака кожи.
Хотя терапия CAR-T была одобрена для лечения рака крови, их применение для лечения солидных опухолей оказалось сложной задачей. Отчасти это связано с тем, что сложная микросреда солидных опухолей подавляет иммунные ответы различными способами, не в последнюю очередь за счет привлечения различных супрессивных иммунных клеток.
"Большинство исследований CAR-T-терапии проводилось с использованием человеческих Т-клеток на мышах, у которых отсутствует собственная иммунная система, потому что, если бы она у них была, она бы атаковала человеческие CAR-T-клетки," сказала Мелита Ирвинг, исследователь из Лозаннского отделения Института Людвига по исследованию рака, которая вела исследование вместе с директором Людвига Лозанны Джорджем Кукосом. "Но микросреда опухоли может иметь огромное влияние на ваш продукт Т-лимфоцитов, поэтому мы действительно заинтересованы в проведении исследований с использованием искусственно созданных Т-клеток мыши на иммунокомпетентных мышах. Это позволяет нам наблюдать динамическое взаимодействие между иммунной системой и CAR-T-клетками, которые мы передаем."
Проблема заключается в том, что мышиные Т-клетки сложно сконструировать и оптимально размножить в культуре в количестве, необходимом для строгого моделирования терапии CAR-Т-клетками. Для текущего исследования команда Людвига Лозанны сначала разработала протокол для преодоления этих трудностей. Он включал, среди прочего, последовательное использование трех иммунных сигнальных молекул, известных как интерлейкины (IL-2, 7 и 15), в культивировании и размножении сконструированных Т-клеток.
Они показали, что клетки CAR-T, культивируемые с использованием этого протокола, заметно активируются при воздействии на их мишени. Клетки также демонстрируют признаки того, что они более молоды, и имеют молекулярные особенности, общие для Т-клеток памяти, которые быстро растут при стимуляции их мишенями.
"Это означает, что когда вы переносите эти клетки, они становятся очень прочными и могут действительно быстро расширяться, чтобы контролировать опухоли," сказал Ирвинг.
Затем Ирвинг, Коукос и его коллеги сконструировали свои культивируемые мышиные Т-клетки для совместной экспрессии, наряду с рецептором химерного антигена, белка ИЛ-15, который способствует образованию Т-клеток памяти. Затем они исследовали эффективность этих "четвертое поколение" (4G) CAR-T-клетки против мышиной модели меланомы и сравнение их активности с активностью обычных мышиных CAR-T-клеток, полученных с использованием нового протокола.
"Мы увидели лучший контроль опухоли с помощью IL-15, экспрессирующих CAR-T-клетки, и лучшую пролиферацию и устойчивость самих CAR-T-клеток," сказал Ирвинг. 4G CAR-T-клетки также были менее склонны к запрограммированной гибели клеток и экспрессировали более низкие уровни белка клеточной поверхности, называемого PD-1, который способствует самоубийству Т-клеток.
Их анализ показал, что 4G CAR-T-клетки не просто более эффективно убивают раковые клетки. Они также перепрограммировали микросреду опухоли, чтобы увеличить количество смертей. Их использование привело к активации естественных клеток-киллеров, которые нацелены на раковые клетки, в микроокружении опухоли и заметному снижению макрофагов M2, которые подавляют противоопухолевые иммунные ответы и поддерживают рост опухоли.
"Мы надеемся, что наша публикация этого протокола поможет сообществу инженеров Т-лимфоцитов в целом и позволит провести более надежную доклиническую оценку методов лечения Т-лимфоцитами," сказал Ирвинг.