Εξόντωση καρκινικών όγκων με μία ένεση – Πρωτοποριακή μελέτη από ερευνητές του Στάνφορντ

Ερευνητές του Stanford Medicine ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή προσέγγιση στη θεραπεία με CAR-T που θα μπορούσε να απλοποιήσει ριζικά τη θεραπεία του καρκίνου.

Αντί να αφαιρούν από τον ασθενή κύτταρα του ανοσοποιητικού, να τα τροποποιούν σε εργαστήριο και να τα επαναεισάγουν στον οργανισμό του – μία ακριβή και χρονοβόρα διαδικασία – οι επιστήμονες απέδειξαν ότι είναι εφικτό να παραχθούν κύτταρα CAR-T μέσα στο σώμα, χρησιμοποιώντας mRNA εγκλεισμένο σε νανοσωματίδια λιπιδίων (LNPs), την ίδια πλατφόρμα που αξιοποιείται στα εμβόλια mRNA. Η καινοτόμος μέθοδος εκπαιδεύει τα Τ κύτταρα εντός του οργανισμού (in situ) ώστε να αναγνωρίζουν και να εξοντώνουν τα καρκινικά κύτταρα. Η προσέγγιση συνοδεύτηκε από μη επεμβατική απεικόνιση PET, επιτρέποντας στους ερευνητές να παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο πού βρίσκονται και πώς δρουν τα τροποποιημένα Τ κύτταρα.

Σε δοκιμές σε ποντίκια, η θεραπεία όχι μόνο ήταν αποτελεσματική – οι όγκοι εξαλείφθηκαν στο 75% των περιπτώσεων – αλλά επιπλέον δεν καταγράφηκε καθόλου τοξικότητα, ακόμη και ύστερα από 18 δόσεις.

Γιατί έχει σημασία

Η θεραπεία με κύτταρα CAR-T έχει αλλάξει το τοπίο σε πολλούς καρκίνους του αίματος από το 2017, όταν εγκρίθηκε από τον FDA για την οξεία λεμφοβλαστική λευχαιμία. Ωστόσο, η κλασική διαδικασία (απομόνωση των Τ κυττάρων από τον ασθενή, γενετική τροποποίηση και επαναχορήγηση) παραμένει πολύπλοκη, χρονοβόρα (2–3 εβδομάδες) και εξαιρετικά δαπανηρή (κόστη εκατοντάδων χιλιάδων δολαρίων). Επιπλέον, προϋποθέτει λεμφοκαταστολή πριν από την έγχυση, η οποία ενισχύει την επέκταση των τροποποιημένων κυττάρων, αλλά αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο λοιμώξεων.

Τι έδειξε η νέα μελέτη

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 10 Ιουνίου στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS), καταδεικνύει ότι:

• Τα LNP-mRNA μπορούν να εκπαιδεύσουν in situ τα Τ κύτταρα σε ποντίκια να αναγνωρίζουν και να εξαλείφουν καρκινικά κύτταρα.
• Το φορτίο mRNA περιλάμβανε δύο «σετ» οδηγιών: την κωδικοποίηση ενός υποδοχέα/πρωτεΐνης που δεσμεύεται σε καρκινικά κύτταρα (στόχος CD19 στα Β κύτταρα) και την κωδικοποίηση μιας τροποποιημένης πρωτεΐνης-αναφοράς, η οποία επιτρέπει εντοπισμό με PET, ώστε να παρακολουθείται η θέση και η κινητική των in situ CAR-T.
• Επαναλαμβανόμενη χορήγηση των μηνυμάτων mRNA είναι εφικτή, ενισχύοντας τη διάρκεια και το θεραπευτικό αποτέλεσμα.
• Σε μοντέλο λεμφώματος Β κυττάρων, οι όγκοι εξαλείφθηκαν στο 75% των ποντικών μετά από πολλαπλές δόσεις.
• Δεν απαιτήθηκε λεμφοκαταστολή πριν από τη θεραπεία.
• Δεν καταγράφηκε τοξικότητα, ακόμα και μετά από πολλές εγχύσεις.

Επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης είναι η Katherine Ferrara, PhD, Kαθηγήτρια Ακτινολογίας, επικεφαλής του Προγράμματος Μοριακής Απεικόνισης στο Stanford Medicine, ενώ η βασική συγγραφέας είναι η Nisi Zhang, PhD (μεταδιδακτορική ερευνήτρια). Για τον σχεδιασμό των μηνυμάτων mRNA και τη δημιουργία μοντέλων όγκου, οι Ferrara και Zhang συνεργάστηκαν με τον Ronald Levy, MD, Καθηγητή Ογκολογίας και κάτοχο της έδρας Robert K. and Helen K. Summy.

«Δεν παρατηρήσαμε καμία τοξικότητα, ακόμη και με αρκετά μεγάλο αριθμό εγχύσεων», δηλώνει η Καθηγήτρια Ferrara. «Θεωρητικά, θα μπορούσε να επαναληφθεί πολλές φορές για να ενισχυθεί η δράση εξόντωσης του καρκίνου. Η τοξικότητα της τρέχουσας θεραπείας με κύτταρα CAR-T είναι σημαντική και μπορεί να είναι δύσκολο να επιτευχθεί θεραπεία με μία μόνο έγχυση».

«Η δημιουργία κυττάρων CAR-T μέσα στο σώμα, αντί της παραγωγής κατά παραγγελία εκτός σώματος, θα καταστήσει τη θεραπεία ασφαλέστερη και διαθέσιμη σε περισσότερους ασθενείς», τονίζει ο Καθηγητής Levy.

Πώς λειτουργεί η πλατφόρμα mRNA-LNP

Τα κλασικά CAR-T στοχεύουν το CD19, ένα αντιγόνο που εκφράζεται έντονα στα Β κύτταρα, κύτταρα από τα οποία προκύπτουν αρκετά λεμφώματα και λευχαιμίες. Στη νέα προσέγγιση:

• Οι Καθηγήτριες Zhang και Ferrara χρησιμοποίησαν νανοσωματίδια λιπιδίων για να συσκευάσουν: mRNA που κωδικοποιεί υποδοχέα ικανό να δεσμεύεται στο CD19, και ένα τροποποιημένο «ιχνηθέτη» πρωτεΐνης, η οποία εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα σε κύτταρα καρκίνου του προστάτη αλλά είναι σπάνια σε φυσιολογικούς ιστούς κι έτσι, η απεικόνιση PET μπορεί να ανιχνεύσει τα νέα CAR-T μη επεμβατικά.
• Η επιφάνεια των LNP επιστρώθηκε με αντίσωμα κατά του CD5 (κυρίως στα Τ κύτταρα), ώστε τα σωματίδια να στοχεύουν επιλεκτικά τα Τ κύτταρα. Αφού δεσμευτούν, εσωτερικεύονται, η λιπιδική «φυσαλίδα» αποδομείται και το mRNA απελευθερώνεται στο κύτταρο για μετάφραση σε πρωτεΐνες. (Αντίστιξη: στα κλασικά εμβόλια mRNA, η πρόσληψη είναι μη στοχευμένη από κύτταρα στη θέση της ένεσης)

Εργαστηριακά (in vitro) αποτελέσματα

• Σε Τ κύτταρα ποντικού που καλλιεργούνταν σε τρυβλίο (ειδικό «πιατάκι»), η προσθήκη των LNP-mRNA οδήγησε εντός 24 ωρών στο να αρχίσει το 11% των Τ κυττάρων να παράγει τον υποδοχέα anti-CD19.
• Τα νεοτροποποιημένα Τ κύτταρα αναζήτησαν και εξόντωσαν Β κύτταρα.

Σε ζώα (in vivo) αποτελέσματα

• Μετά από ενδοφλέβια χορήγηση των LNP σε ποντίκια με λέμφωμα Β κυττάρων, οι ερευνητές είδαν να δημιουργούνται τα CAR-T in situ και να μεταναστεύουν στις εστίες του όγκου. «Χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο, μπορούμε να δημιουργήσουμε επαρκή αριθμό κυττάρων CAR-T in vivo και μπορούμε να τα δούμε να δημιουργούνται in situ», αναφέρει η Καθηγήτρια Zhang. «Κύτταρα CAR-T διεισδύουν στους όγκους μετά από επαναλαμβανόμενες δόσεις», προσθέτει.
• Η προσέγγιση παρήγαγε ~3 εκατ. CAR-T κύτταρα ανά ζώο, επίπεδο συγκρίσιμο με τους αριθμούς κυττάρων που χορηγούνται κλασικά σε ασθενείς.

Αποτελεσματικότητα και ασφάλεια

• 6 από τα 8 ποντίκια με λέμφωμα ήταν ελεύθερα όγκου 60 ημέρες μετά την έναρξη της θεραπείας, ενώ στα υπόλοιπα 2, η ανάπτυξη του όγκου ελεγχόταν.
• Σε όλη τη μελέτη, η ομάδα δεν κατέγραψε σημάδια τοξικότητας.

«Δεν ανιχνεύσαμε κανένα σημάδι τοξικότητας ή άλλων ζητημάτων ασφάλειας ακόμη και μετά από έως και 18 δόσεις», επισημαίνει η Καθηγήτρια Zhang. «Και είδαμε επιβίωση χωρίς όγκο στο 75% των ποντικών στο τέλος της μελέτης».

Τα επόμενα βήματα

Οι Καθηγήτριες Zhang και Ferrara εκτιμούν ότι η in situ παραγωγή CAR-T μπορεί να καταστήσει τη θεραπεία ταχύτερη, λιγότερο δαπανηρή, καλύτερα ανεκτή και ενδεχομένως πιο αποτελεσματική από την τρέχουσα πρακτική. Καθοριστικό εργαλείο είναι η απεικόνιση.

«Αυτά τα εργαλεία απεικόνισης μπορούν πραγματικά να βοηθήσουν στην αξιολόγηση σε πραγματικό χρόνο του τι ακριβώς συμβαίνει στους ασθενείς», επισημαίνει η Καθηγήτρια Zhang. «Με το πρωτόκολλο απεικόνισης που διαθέτουμε, μπορούμε να εκτιμήσουμε αν και πόσο αποτελεσματικά παράγονται τα CAR-T και αν ανταποκρίνονται και διεισδύουν στους όγκους».

Η ομάδα μελετά επίσης κατά πόσο η in situ προσέγγιση θα μπορούσε να ενισχύσει τα CAR-T σε συμπαγείς όγκους, έναν στόχο που ως τώρα παραμένει δύσκολος για το πεδίο.

«Ο συνδυασμός ασφάλειας και αποτελεσματικότητας που έχουμε δει στα ποντίκια είναι εντυπωσιακός», υπογραμμίζει η Καθηγήτρια Ferrara. «Επιπλέον, αυτή η τεχνική απεικόνισης μεταφέρεται εύκολα στους ανθρώπους και θα μας επέτρεπε να παρακολουθούμε τυχόν εκτός στόχου επιδράσεις (για παράδειγμα, αν τα κύτταρα κατευθύνονταν και σε υγιή όργανα ή ιστούς) ώστε να προσαρμόζουμε άμεσα τη δόση ή την προσέγγιση».

Ποιοι συμμετείχαν – Xρηματοδότηση

• Η Καθηγήτρια Ferrara είναι μέλος του Stanford Cancer Institute, του Bio-X, του Stanford Cardiovascular Institute και του Wu Tsai Neurosciences Institute.
• Ερευνητές από το University of Texas Southwestern Medical Center συνέβαλαν στη μελέτη.
• Χρηματοδότηση: NIH (επιχορηγήσεις R01CA253316, T32CA118681, P41EB024495, R01CA134675) και Leukemia & Lymphoma Society.

Με σαφή, αναπαραγώγιμη μεθοδολογία και ισχυρά προκλινικά δεδομένα, η εργασία σκιαγραφεί έναν δρόμο για ευρύτερη πρόσβαση στα CAR-T και ακριβή παρακολούθηση της δράσης τους στον άνθρωπο.