Postęp w terapii nowotworowej: komórki CAR-T przeciw guzom litej masy

Pracownicy Fraunhofer IZI w lokalizacji w Lipsku w czystym pomieszczeniu podczas produkcji preparatu CAR-T do badania klinicznego we Wuerzburgu. © Fraunhofer IZI / Pracownicy Fraunhofer IZI pracują w czystym pomieszczeniu w lokalizacji w Lipsku, aby wyprodukować preparat CAR T do badania klinicznego we Wuerzburgu. © Fraunhofer IZI

Komórki odpornościowe pacjenta oraz materiał genetyczny dla receptora ROR-1 są łączone w kuwetce. Poprzez zastosowanie impulsów elektrycznych informacja genetyczna dostaje się do genomu komórki. © Fraunhofer IZI / Komórki odpornościowe pacjenta oraz materiał genetyczny dla receptora ROR-1 są łączone w kuwetce. Informacja genetyczna wnika do genomu komórki poprzez zastosowanie impulsów elektrycznych. © Fraunhofer IZI

Nowa generacja terapii CAR-T daje nadzieję w walce z nowotworami. Ma ona na celu nie tylko zwalczanie białaczek, ale także solidnych guzów, takich jak rak jajnika czy piersi. Naukowcy z Fraunhofer, we współpracy z Uniwersyteckim Szpitalem w Würzburgu, opracowali również bardziej wydajny proces produkcji tych terapii. Może to znacznie zwiększyć dostępność tej metody leczenia.

Od kilku lat terapia komórkowa jest jedną z najskuteczniejszych metod leczenia nowotworów. Komórki odpornościowe układu immunologicznego, tak zwane komórki T, są genetycznie modyfikowane tak, aby rozpoznawały i celowo atakowały komórki nowotworowe. W terapii CAR-T (CAR = Chimeric Antigen Receptor) komórki T są wyposażone w receptor, który jest zaprogramowany na rozpoznawanie specyficznych cząsteczek na powierzchni (antygenów) niektórych guzów. Gdy wiążą się z antygenami nowotworowymi, zostają aktywowane i niszczą komórki rakowe. Nawet u osób, które przeszły radioterapię i chemioterapię, i uznaje się je za wyczerpane w możliwościach leczenia, terapia CAR-T nadal oferuje dobre opcje terapeutyczne i potencjalną szansę na wyleczenie.

Instytut Fraunhofer ds. Terapii Komórkowych i Immunologii IZI we współpracy z Uniwersyteckim Szpitalem w Würzburgu znacznie rozwinął tę terapię. Nowa wersja terapii ma umożliwić leczenie także solidnych guzów, takich jak rak jajnika, piersi czy nadnerczy. To ważny postęp, ponieważ solidne guzy są znacznie częstsze niż hematologiczne nowotwory, które powstają we krwi, szpiku kostnym lub węzłach chłonnych.

Projekt badawczy prowadzony w Uniwersyteckim Szpitalu w Würzburgu i w oddziale Fraunhofer IZI w Würzburgu kieruje prof. dr hab. Michał Hudecek. Jest on pionierem w dziedzinie immunoterapii i współtworzył pierwszą generację komórek CAR-T. Zespół Kati Kebbel i dr Gerno Schmiedeknecht, kierujący działem GMP Terapii Komórkowych i Genowych (GMP – Dobra Praktyka Produkcyjna), odpowiada za produkcję tej terapii w Fraunhofer IZI.

Enzymy do modyfikacji genetycznej

Kluczowym elementem rozwoju terapii dla solidnych typów nowotworów są cząsteczki ROR (ROR = Receptor tyrozynowy kinazy-like orphan receptor) na powierzchni komórek nowotworowych. Odgrywają one rolę jedynie podczas embrionalnego rozwoju człowieka, wspierając wzrost tkanek i odnowę komórek. W wieku dorosłym cząsteczki ROR są prawie nieobecne — z wyjątkiem pacjentów z nowotworami. Zespół badawczy zmodyfikował komórki T tak, aby receptory te rozpoznawały właśnie te cząsteczki ROR.

W ramach wspólnego projektu naukowcy pracują również nad zwiększeniem wydajności procesu produkcji. Pomaga w tym enzym „Sleeping Beauty” transpozaza. Enzym ten umożliwia włączenie terapeutycznych genów do genomu komórek. Zespół korzysta z tego enzymu jako zamiennika wirusów do genetycznej modyfikacji komórek odpornościowych. Technologia ta została opracowana przez prof. dr Zoltana Ivicsa, który obecnie również pracuje w Leipzigu w Fraunhofer IZI. „Ta metoda ma zalety pod względem bezpieczeństwa i przyczynia się do obniżenia nakładów i kosztów produkcji,” wyjaśnia Hudecek.

Produkcja w czystym środowisku

Fraunhofer IZI posiada wieloletnie doświadczenie w rozwoju i produkcji terapii komórkowych i genowych. Eksperci opracowali solidny i powtarzalny proces produkcji. „Pod względem jakości farmaceutycznej i bezpieczeństwa proces spełnia rygorystyczne normy obowiązujące przy zatwierdzaniu leków do badań klinicznych. Umożliwia to translację i pierwsze zastosowania u pacjentów,” mówi Schmiedeknecht.

CAR-T są produkowane z krwi pacjentów. Białe krwinki (leukocyty) są w klinice wzbogacane w obiegu zamkniętym i zagęszczane do koncentratu leukocytów, który służy jako baza do produkcji w czystym środowisku Fraunhofer IZI.

Schmiedeknecht wyjaśnia kroki produkcji w czystym środowisku: „Na początku izolujemy komórki T. Przenosimy koncentraty leukocytów na paramagnetyczne cząsteczki, do których przyłączają się komórki T. Cząsteczki te przyczepiają się do magnetycznej kolumny, a pozostałe składniki są odmywane. W efekcie pozostają komórki T o czystości do 98 procent.”

Po izolacji komórki odzyskują siły w medium hodowlanym. Następnie następuje kluczowy etap: wprowadzenie receptora CAR do komórek T. Do tego naukowcy korzystają z enzymu Sleeping Beauty. Po kolejnych dziesięciu dniach w medium hodowlanym komórki CAR-T mogą być zebrane. Zamrożone w ciekłym azocie są dostarczane do kliniki.

Pacjenci otrzymują terapię przez infuzję. „Już leczenie kilku osób tym sposobem daje obiecujące wyniki. To prawdziwa nadzieja dla pacjentów z solidnymi guzami,” cieszy się Hudecek i dodaje: „Niemniej jednak przed nami jeszcze długa droga w rozwoju klinicznym i, jeśli wyniki badań będą pozytywne, także do zatwierdzenia.”

„Udowadniamy tym samym, że w Niemczech jesteśmy w stanie opracować nawet bardzo ambitne terapie medyczne i szybko, w najwyższej jakości, wprowadzić je do praktyki klinicznej,” mówi Hudecek.

Rozwinięta terapia CAR-T otwiera drogę do lepszego leczenia nie tylko różnych form nowotworów, ale także innych chorób, takich jak choroby autoimmunologiczne czy infekcje.