Naturaleza: limitaciones actuales y estrategias potenciales de la terapia con células CAR-T

 

Naturaleza: limitaciones actuales y estrategias potenciales de la terapia con células CAR-T. La terapia de células T con receptor de antígeno quimérico (CAR) (CAR-T) es revolucionaria porque ha producido una respuesta clínica muy eficaz y duradera.

CAR es un receptor sintético diseñado cuya función es redirigir los linfocitos (más comúnmente células T) para reconocer y eliminar las células que expresan antígenos diana específicos.

La unión de CAR al antígeno diana expresado en la superficie celular no depende del receptor MHC, lo que da como resultado una fuerte activación de las células T y una fuerte respuesta antitumoral.

El éxito sin precedentes de la terapia con células CAR-T anti-CD19 en el tratamiento de las neoplasias malignas de células B llevó a su aprobación por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) en 2017.

Sin embargo, la terapia con células CAR-T todavía tiene limitaciones importantes que deben abordarse, incluida la toxicidad potencialmente mortal relacionada con las células CAR-T, eficacia limitada en tumores sólidos, inhibición y resistencia en neoplasias malignas de células B, escape de antígenos y persistencia limitada. mala migración e infiltración tumoral y microambiente inmunosupresor.

Además, los técnicos deben adaptarse a las necesidades de este campo en crecimiento y evolución, para lo que es necesario desarrollar programas educativos para formarlos.

Se han propuesto muchos métodos, incluida la combinación de la terapia con células CAR-T con otras terapias contra el cáncer, o la adopción de estrategias innovadoras de ingeniería CAR para mejorar la eficacia antitumoral, ampliar la eficacia clínica y limitar la toxicidad. En este artículo de revisión, Robert C. Sterner de la Universidad de Wisconsin-Madison y Rosalie M. Sterner de la Clínica Mayo analizaron las últimas innovaciones en la ingeniería de células CAR-T para mejorar la eficacia clínica de las neoplasias malignas hematológicas y los tumores sólidos, así como estrategias para superar las limitaciones actuales, incluido el escape de antígenos, la migración de células CAR-T, la infiltración tumoral, el microambiente inmunosupresor y la toxicidad relacionada con las células CAR-T (Figura 1).

Figura 1. Limitaciones de la terapia con células CAR-T. Imagen de Blood Cancer Journal, 2021, doi: 10.1038 / s41408-021-00459-7.

 

 

Estructura del coche

CAR es un receptor sintético modular, compuesto principalmente por cuatro partes:

(1) un dominio de unión al antígeno diana extracelular;

(2) una región de bisagra,

(3) Un dominio transmembrana (dominio transmembrana);

(4) Uno o más dominios de señalización intracelular.

En este artículo, los dos autores discutirán los principios básicos del diseño CAR actual.

(1) Dominio de unión a antígeno.

El dominio de unión al antígeno es la parte del CAR que confiere especificidad al antígeno diana. Históricamente, el dominio de unión al antígeno se deriva de la cadena pesada variable (VH) y la cadena ligera (VL) de un anticuerpo monoclonal. Un enlazador flexible conecta VH y VL para formar un fragmento variable de cadena única (scFv).

En términos generales, el scFv presente en el CAR se dirige a los antígenos del cáncer en la superficie extracelular, lo que da como resultado la activación de las células T independientemente del complejo principal de histocompatibilidad (MHC), a pesar del uso de los receptores de células T simulados (TCR) dependientes de MHC que reconocen Se han descrito antígenos intracelulares asociados a tumores. Además de simplemente reconocer y unir epítopos diana, varias características de scFv afectan la función de CAR. Por ejemplo, el patrón de interacción entre las cadenas VH y VL y la posición relativa de la región determinante de complementariedad (CDR) afectan la afinidad y especificidad del CAR por su epítopo diana.

La afinidad es un parámetro particularmente importante del dominio de unión al antígeno, porque determina fundamentalmente la función del CAR. Para reconocer antígenos en la superficie de las células tumorales, inducir la transducción de la señal de CAR y activar las células T, la afinidad de unión de antígenos de CAR debe ser lo suficientemente alta, pero no lo suficientemente alta como para hacer que las células CAR-T sufran muerte celular inducida por activación y causar toxicidad. Aunque la afinidad es sin duda uno de los factores más importantes que complican aún más el problema, los estudios han demostrado que incluso scFv con afinidad similar puede afectar de manera diferencial la función de las células CAR-T.

Por lo tanto, para optimizar la unión del CAR al antígeno diana, se deben considerar otros factores, como la posición del epítopo, la densidad del antígeno diana y evitar el uso de scFv relacionado con la señalización tónica que no está relacionada con el ligando.

Diagrama esquemático del espacio del sitio de unión al antígeno, la imagen es de FEBS Journal, 2011, doi: 10.1111 / j.1742-4658.2011.08207.x.

(2) Zona de bisagras.

La bisagra o espaciador se define como el área de estructura extracelular que extiende la unidad de unión desde el dominio transmembrana. La función de la región bisagra es proporcionar flexibilidad para superar las barreras espaciales y contribuir a la longitud del CAR para permitir que el dominio de unión al antígeno entre en contacto con el epítopo diana. Es importante destacar que la región de bisagra seleccionada parece afectar la función de CAR, porque las diferencias en la longitud y composición de la región de bisagra pueden afectar la flexibilidad, la expresión de CAR, la transducción de señales, el reconocimiento de epítopos, la intensidad de la salida de activación y el reconocimiento de epítopos.

Además de estos efectos, se ha propuesto que la longitud de la región de bisagra es esencial para proporcionar suficiente distancia intercelular para formar una sinapsis inmune. En principio, la longitud "óptima" de la región de bisagra depende de la posición del epítopo objetivo en la célula objetivo y del nivel de obstrucción espacial: la región de bisagra larga proporciona una mayor flexibilidad y permite un acceso más eficaz al epítopo proximal de la membrana o antígenos glicosilados complejos, y las regiones de bisagra cortas se unen con más éxito a los epítopos en el extremo distal de la membrana.

Sin embargo, en la práctica, la longitud apropiada de la región de bisagra a menudo se determina empíricamente y debe personalizarse para cada par de dominios de unión a antígenos específicos. Hay muchos ejemplos en la literatura, como el CAR de espacio corto [CD19 y antígeno carcinoembrionario (CEA)] y el CAR de espacio largo [mucina 1 (MUC1), receptor huérfano de tipo tirosina quinasa 1 receptor 1 (ROR1) calibre proximal de la membrana] .

Las regiones de bisagra más comúnmente utilizadas se derivan de la secuencia de aminoácidos de CD8, CD28, IgG1 o IgG4. Sin embargo, la región de bisagra derivada de IgG puede causar el agotamiento de las células CAR-T, lo que reduce la persistencia en el cuerpo porque pueden interactuar con los receptores Fcγ. Estos efectos pueden evitarse eligiendo diferentes espaciadores o reformando aún más los espaciadores basándose en consideraciones funcionales o estructurales.

(3) Dominio transmembrana.

Entre todos los componentes de CAR, el dominio transmembrana puede ser la región menos caracterizada. La función principal del dominio transmembrana es anclar el CAR a la membrana de las células T, aunque existe evidencia de que el dominio transmembrana también puede estar relacionado con la función de las células CAR-T. Más específicamente, los estudios han demostrado que el dominio transmembrana CAR afecta el nivel de expresión y la estabilidad de CAR, es activo en el proceso de transducción de señales o formación de sinapsis y se dimeriza con moléculas señal endógenas.

La mayoría de los dominios transmembrana se derivan de proteínas naturales, incluidas CD3ζ, CD4, CD8α o CD28. El efecto de diferentes dominios transmembrana sobre la función CAR no se ha estudiado bien, porque el dominio transmembrana a menudo cambia de acuerdo con los requisitos del compartimento extracelular o del dominio de transducción de señales intracelulares.

Vale la pena señalar que el dominio transmembrana CD3ζ puede promover la activación de células T mediada por CAR, porque el dominio transmembrana CD3ζ media la dimerización CAR y la integración en TCR endógeno. En comparación con CAR con dominio transmembrana CD28, estos efectos beneficiosos del dominio transmembrana CD3ζ tienen el costo de reducir la estabilidad de CAR.

El dominio transmembrana y la región bisagra también parecen afectar la producción de citocinas y la muerte celular inducida por activación (AICD) de las células CAR-T. Esto se debe a que los CAR con dominios transmembrana y regiones bisagra derivadas de CD28 tienen CD8α. La cantidad de TNF e IFNγ liberada por las células CAR-T en el dominio transmembrana y la región bisagra se reduce y la sensibilidad a AICD se reduce. En general, los estudios han demostrado que conectar el dominio intracelular proximal con el dominio transmembrana correspondiente puede promover mejor la transmisión correcta de las señales de las células CAR-T, y se usa la estructura transmembrana CD8α o CD28 comúnmente utilizada. El dominio puede mejorar la expresión y estabilidad de CAR.

(4) Dominio de transducción de señales intracelulares.

Se puede decir que la mayor preocupación en la ingeniería CAR es comprender el efecto de la coestimulación CAR, y el objetivo es generar construcciones CAR con los mejores dominios intracelulares.

El CAR de primera generación diseñado a finales de la década de 1990 contenía el dominio de transducción de señales CD3ζ o FcRγ. La mayoría de los CAR se basan en motivos de activación de tirosina inmunorreceptores derivados de CD3ζ para activar las células CAR-T.

Sin embargo, no se puede producir una respuesta eficaz de células T mediante la transducción de señales de estos motivos de activación solamente. La durabilidad de estos CAR de primera generación no es fuerte in vitro. Estos hallazgos se hacen eco de los estudios clínicos que han demostrado una eficacia limitada o nula.

Mapa vectorial CC49-ζ, la imagen es de J Immunother Cancer, 2017, doi: 10.1186 / s40425-017-0222-9.

Los primeros modelos in vivo que utilizan neoplasias malignas de células B confirmaron la importancia de la coestimulación en la persistencia de células CAR-T dirigidas a CD-19. Al agregar un dominio coestimulador, se mejora la producción de IL-2 y la proliferación celular después de la exposición repetida al antígeno.

Con la comprensión de la importancia de la coestimulación para la terapia persistente con células CAR-T, las personas han construido un CAR de segunda generación con un dominio coestimulador en serie con el dominio de transducción de señales en las células CD3ζ. Los dos dominios coestimuladores aprobados por la FDA más comunes, CD28 y 4-1BB (CD137), están asociados con tasas de respuesta de los pacientes más altas.

Las funciones y los perfiles metabólicos de estos dos dominios coestimuladores son diferentes: las células CAR-T con dominio CD28 se diferencian en células T de memoria efectora, que utilizan principalmente la glucólisis aeróbica, mientras que las células CAR-T con dominio 4-1BB se diferencian en T de memoria central células y muestran un aumento de la biogénesis mitocondrial y el metabolismo oxidativo.

 

Clínicamente, las células CAR-T de segunda generación han producido fuertes respuestas terapéuticas en algunas neoplasias hematológicas, incluida la leucemia linfocítica crónica, la leucemia linfoblástica aguda de células B, el linfoma difuso de células B grandes y el mieloma múltiple.

Actualmente se está estudiando la eficacia de las células CAR-T de segunda generación en tumores sólidos, incluidos glioblastoma, sarcoma avanzado, metástasis hepáticas, mesotelioma, cáncer de ovario y cáncer de páncreas. Varios dominios coestimuladores alternativos, como el coestimulador inducible de células T (ICOS), CD27, MYD88, CD40 y OX40 (CD134) han mostrado eficacia preclínica, aunque los estudios clínicos aún están pendientes.

Se especula que la coestimulación de un solo dominio produce una activación incompleta, lo que conduce a la producción del CAR de tercera generación. El CAR de tercera generación integra dos dominios coestimuladores en serie con CD3ζ. Los estudios preclínicos del CAR de tercera generación han arrojado resultados mixtos. Específicamente, los CAR integrados con señales de CD28 y 4-1BB conducen a una producción de citocinas más fuerte en los linfomas.

En comparación con los CAR de segunda generación, muestran mejores respuestas antitumorales in vivo en las metástasis pulmonares. En modelos de leucemia y cáncer de páncreas, el CAR de tercera generación no mostró ventajas terapéuticas in vivo y no superó al CAR de segunda generación en sus respectivos modelos.

 

 

Limitaciones de la terapia con células CAR-T

(1) Escape de antígeno.

Una de las limitaciones más desafiantes de la terapia con células CAR-T es que los tumores son resistentes a las construcciones CAR dirigidas a un solo antígeno (es decir, CAR dirigida a un solo antígeno). Aunque las células CAR-T dirigidas a un solo antígeno inicial pueden proporcionar una alta tasa de respuesta, en los pacientes que reciben esta terapia con células CAR-T, un número considerable de células malignas de los pacientes muestran una pérdida parcial o completa de la expresión del antígeno diana.

Este fenómeno se denomina escape de antígeno. Por ejemplo, aunque del 70% al 90% de los pacientes con LLA en recaída o refractaria muestran una respuesta duradera a la terapia con células CAR-T dirigidas a CD19, los datos de seguimiento recientes indican que existe un mecanismo común de resistencia a la enfermedad. Incluyendo del 30% al 70% de los pacientes con recaída después del tratamiento, disminución / pérdida del antígeno CD19.

De manera similar, en pacientes con mieloma múltiple que están recibiendo terapia con células CAR-T dirigidas a BCMA, se ha observado una disminución o pérdida de la expresión de BCMA. Se ha observado un patrón similar de resistencia al escape de antígenos en tumores sólidos.

Por ejemplo, informes de casos de terapia con células CAR-T dirigida a IL13Ra2 en glioblastoma mostraron que la expresión de IL13Ra2 se redujo cuando el tumor recidivó.

 

Para reducir la tasa de recurrencia de la terapia con células CAR-T para las neoplasias malignas hematológicas y los tumores sólidos, muchas estrategias ahora se basan en dirigirse a múltiples antígenos. Todas estas estrategias utilizan construcciones de CAR duales o CAR en tándem. CAR en tándem se refiere a una única construcción CAR que contiene dos scFv para apuntar a múltiples antígenos diana tumorales al mismo tiempo. Desde un punto de vista clínico, estas dos estrategias pueden conducir a tasas de remisión duraderas y a largo plazo.

Ha habido múltiples ensayos clínicos dirigidos a CD19 y CD20 o CD19 y CD22. Curiosamente, los resultados preliminares de los ensayos clínicos que utilizan células CAR-T de doble objetivo (CD19 / CD22 o CD19 / BCMA) han mostrado resultados prometedores. Más específicamente, los resultados preliminares del ensayo clínico de la terapia con células CAR-T CD19 / CD22 mostraron una buena eficacia en pacientes adultos con LLA y linfoma difuso de células B grandes.

Además, los resultados preliminares de BCMA / CD19 que se dirige a las células CAR-T en el tratamiento del mieloma múltiple muestran que BCMA / CD19 que se dirige al CAR tiene una alta eficacia y buena seguridad. En tumores sólidos, se han probado varios CAR en tándem en modelos preclínicos, incluidos los CAR en tándem dirigidos a HER2 e IL13Ra2 en el glioblastoma y los CAR en tándem dirigidos a HER2 y MUC1 en el cáncer de mama.

En ambos casos, la doble orientación dio como resultado respuestas antitumorales superiores en comparación con la terapia de orientación única. En el estudio del glioblastoma, en comparación con las otras dos terapias de doble objetivo, el CAR en tándem dirigido a HER2 e IL13Ra2 dio como resultado una actividad antitumoral mejorada y un escape de antígeno reducido.

Este estudio ilustra la importancia de optimizar la selección de antígenos diana, que no solo pueden mejorar la respuesta antitumoral, sino también reducir el escape de antígenos y prevenir la recurrencia.

(2) Efectos fuera del tumor en el objetivo

Uno de los desafíos de dirigirse a antígenos tumorales sólidos es que los antígenos tumorales sólidos generalmente también se expresan a diferentes niveles en tejidos normales. Por lo tanto, la selección de antígenos es muy importante en el diseño de CAR, no solo para asegurar el efecto terapéutico, sino también para limitar la toxicidad fuera del objetivo.

Una forma potencial de superar los antígenos tumorales sólidos que también están presentes en los tejidos normales es apuntar a las modificaciones postraduccionales que se limitan a los tumores, como los O-glicanos truncados sobreexpresados ​​en tumores sólidos, como Tn (GalNAca1-O-Ser / Thr) y sialil-Tn (STn) (NeuAca2–6-GalNAca1-O-Ser / Thr).

Se han estudiado cuatro dianas principales de células CAR-T, incluidas TAG7228, B7-H3, MUC1 y MUC16. Aunque la primera generación de células CAR-T dirigidas a TAG72 en el cáncer colorrectal no produjo una respuesta antitumoral, actualmente se están estudiando una nueva versión de la segunda generación de células TAG72-CAR-T y otras modificaciones postraduccionales restringidas al tumor. .

Para expandir la aplicación clínica de la terapia con células CAR-T en neoplasias hematológicas y tumores sólidos, será necesario desarrollar más estrategias innovadoras para reducir el escape de antígenos y seleccionar antígenos que puedan inducir una eficacia antitumoral suficiente mientras se minimizan los efectos secundarios tóxicos. .

Células CAR-T dirigidas a B7-H3, la imagen es de Cancer Cell, 2019, doi: 10.1016 / j.ccell.2019.01.002.

 

(3) La migración e infiltración tumoral de células CAR-T.

En comparación con las neoplasias hematológicas, la terapia con células CAR-T para tumores sólidos está limitada por la capacidad de las células CAR-T para migrar e infiltrarse en tumores sólidos debido al microambiente tumoral inmunosupresor y las barreras tumorales físicas, como el estroma tumoral.

Se mejora la permeación y migración de las células CAR-T. Una estrategia para mejorar estas limitaciones es utilizar rutas de administración distintas de la administración sistémica. Esto se debe a que la administración local (1) elimina la necesidad de que las células CAR-T migren al sitio de la enfermedad y (2) limita la toxicidad fuera del objetivo. La actividad diana de las células CAR-T se dirige contra las células tumorales, minimizando así su interacción con los tejidos normales.

Los modelos preclínicos han demostrado que la inyección intravenosa de células CAR-T dirigidas a células HER2 y CAR-T dirigidas a IL13Ra2 tiene excelentes efectos terapéuticos en las metástasis cerebrales del cáncer de mama y el glioblastoma. Estos estudios han dado lugar a tres ensayos clínicos en curso. Estos tres ensayos clínicos están dirigidos al glioblastoma (NCT02208362, NCT03389230) y la metástasis cerebral o leptomeníngea recurrente (NCT03696030) para inyección intravenosa de células CAR-T.

De manera similar, los modelos preclínicos han demostrado la superioridad de la inyección intrapleural de células CAR-T en el tratamiento del mesotelioma pleural maligno, lo que ha dado lugar a un ensayo clínico de fase 1 en curso (NCT02414269). Aunque la inyección local parece tener un mejor efecto, en teoría este método se limita a lesiones tumorales únicas / enfermedad oligometastásica.

Una estrategia desarrollada recientemente que parece mejorar significativamente la migración de las células CAR-T implica la expresión de receptores de quimiocinas en la superficie de las células CAR-T para que coincidan y respondan a las quimiocinas derivadas de tumores. Por ejemplo, estudios recientes han demostrado que las células αvβ6-CAR-T modificadas genéticamente que expresan la integrina CXCR2 o las células CAR-T que sobreexpresan CXCR1 o CXCR2 mejoran la migración y mejoran significativamente la eficacia antitumoral.

Las barreras físicas como el estroma tumoral también limitan la terapia con células CAR-T porque estas barreras físicas evitan la penetración de los tumores. El estroma tumoral se compone principalmente de matriz extracelular, y en la matriz extracelular, el proteoglicano de heparán sulfato (HSPG) es el componente principal que las células CAR-T deben degradar para ingresar al tumor.

Las células CAR-T que expresan heparanasa que degradan HSPG después de la modificación genética mostraron una mayor invasión tumoral y actividad antitumoral. De manera similar, las células CAR-T que se dirigen a la proteína de activación de fibroblastos (FAP) exhiben una mayor citotoxicidad al reducir los fibroblastos tumorales en modelos animales.

En el futuro, es necesario desarrollar estrategias y métodos de administración innovadores para aumentar la penetración tumoral con el fin de extender el efecto terapéutico a tumores sólidos complejos y metástasis.

(4) Microambiente inmunosupresor.

En el microambiente tumoral, muchos tipos de células que impulsan la inmunosupresión pueden infiltrar tumores sólidos, incluidas las células supresoras derivadas de la médula ósea (MDSC), los macrófagos asociados a tumores (TAM) y las células T reguladoras (Treg).

Estas células infiltrantes de tumores impulsan a los tumores a promover la producción de citocinas, quimiocinas y factores de crecimiento. Además, las vías de los puntos de control inmunitarios, como PD-1 o CTLA-4, pueden usarse para reducir la inmunidad antitumoral. Una de las principales razones de la falta de respuesta o la respuesta débil a la terapia con células CAR-T es la expansión deficiente de las células T y la persistencia de las células T a corto plazo.

Se especula que esta falla de las células T es provocada por una vía inhibitoria común. Por lo tanto, la inmunoterapia combinada de células CAR-T y el bloqueo de puntos de control inmunológico se considera la próxima frontera de la inmunoterapia, porque proporciona dos elementos necesarios para una respuesta inmune fuerte: (1) células CAR-T que infiltran tumores (2) EP -1 / El bloqueo de PD-L1 puede asegurar la persistencia y función de las células T.

En las neoplasias malignas hematológicas, en un estudio de un solo centro en el Penn Children's Hospital, 14 niños B-ALL que habían recibido una gran cantidad de tratamientos de antemano fueron tratados con bloqueo de PD-1 y terapia de combinación de células CD19 CAR-T, que mejoró la CAR- Persistencia de linfocitos T y mejores resultados clínicos logrados. En tumores sólidos, actualmente existen muchos estudios dirigidos a evaluar la tasa de respuesta de este tipo de terapia combinada.

En un estudio interesante, 11 pacientes con mesotelioma recibieron una dosis única de mesotelina dirigida a las células CAR-T y al menos tres dosis de medicamentos anti-PD-1 después del pretratamiento con ciclofosfamida. El resultado fue una tasa de respuesta del 72% y una respuesta metabólica completa de dos pacientes. Es posible que aún sea necesario combinar otras formas de estrategias de inmunoterapia para contrarrestar las señales inhibidoras presentes en el microambiente del tumor.

El trabajo de investigación reciente se ha centrado en la modificación genética de CAR que es resistente a factores inmunosupresores (como las señales inhibidoras mediadas por TGF β) en el microambiente tumoral hostil. Otra estrategia interesante implica la modificación genética de las células CAR-T para proporcionar señales inmunoestimuladoras en forma de citocinas estimulantes, aumentar la supervivencia, proliferación y actividad antitumoral de las células T y reequilibrar el microambiente tumoral.

Muchos estudios han explorado muchas citocinas para crear estos "CAR blindados". La investigación que se centra en la expresión de citocinas proinflamatorias en lugar de señales inhibidoras se basa en la secreción de IL-12, la expresión de IL-15 y la redirección de señales de citocinas inmunosupresoras (como IL-4) a citocinas proinflamatorias.

Aunque es probable que la terapia de combinación de bloqueo de puntos de control inmunológico-CAR-células T sea una nueva opción de inmunoterapia, se debe reconocer que incluso esta combinación puede ser aún insuficiente para inducir la infiltración de células T y las funciones efectoras. Por lo tanto, puede ser necesaria una investigación adicional que combine la terapia con células CAR-T y el bloqueo de puntos de control inmunológico con otras inmunoterapias / estrategias para lograr la infiltración de células T y las funciones efectoras en neoplasias hematológicas complejas o tumores sólidos.

(5) Toxicidad relacionada con las células CAR-T. Aunque la terapia con células CAR-T ya es una herramienta revolucionaria para el tratamiento del cáncer, la alta tasa de efectos secundarios y algunas muertes impiden que la terapia con células CAR-T se convierta en un tratamiento de primera línea.

Los factores clave que pueden determinar la incidencia y gravedad del síndrome de liberación de citocinas (SRC), síndrome hematopoyético (HLH) / síndrome de activación de macrófagos (MAS) y / o síndrome neurotóxico relacionado con células efectoras inmunes (ICANS) es el diseño de CAR, objetivo específico y tipo de tumor. Hasta ahora, la toxicidad de la terapia con células CAR-T se ha descrito más ampliamente en pacientes que recibieron la primera terapia con células CAR-T aprobada por la FDA: células CAR-T que se dirigen a CD19.

Incluso en los ensayos clínicos con la tasa de respuesta más alta, los pacientes pueden experimentar eventos graves que pongan en peligro la vida. Específicamente, en pacientes con leucemia / linfoma linfoblástico agudo (LLA / LBL) que reciben terapia con células CAR-T, casi todos los pacientes tienen al menos algunas manifestaciones tóxicas menos graves, mientras que entre el 23% y el 46% El paciente mostró una producción de citocinas hiperfisiológicas severa y una gran cantidad de proliferación de células T en el cuerpo.

Estos niveles tóxicos de liberación de citocinas sistémicas y la activación cruzada de células inmunes severas en algunos pacientes conducen a las siguientes toxicidades:

1) CRS, que se relaciona con la producción de citocinas superfisiológicas y la proliferación de una gran cantidad de células T en el cuerpo;

2) HLH / MAS Se define como un síndrome hiperinflamatorio severo caracterizado por RSC, ferritina sérica elevada y hemofagocitosis, insuficiencia renal, enzimas hepáticas, esplenomegalia, edema pulmonar y / o natural killer (NK) Pérdida de actividad celular;

3) ICANS, que se caracteriza por niveles elevados de citocinas en el líquido cefalorraquídeo y destrucción de la barrera hematoencefálica.

Desde el punto de vista del mecanismo, la CRS se debe a la amplia activación de las células CAR-T entregadas, lo que da como resultado la liberación de una gran cantidad de citocinas. Las manifestaciones clínicas del SRC leve son fiebre, acompañada de fatiga, diarrea, dolor de cabeza, erupción cutánea, artralgia y mialgia. En casos más graves, los pacientes pueden experimentar hipotensión, disfunción cardíaca, insuficiencia circulatoria, insuficiencia respiratoria e insuficiencia renal.

Falla funcional, falla de múltiples órganos y sistemas y puede progresar hasta la muerte. En general, el 77% -93% de los pacientes con leucemia que reciben terapia con células CAR-T y el 37% -93% de los pacientes con linfoma que reciben terapia con células CAR-T tienen algún grado de SRC, y tisagenlecleucel se usa para tratar la recurrencia del 46% de los pacientes con LLA-B refractaria y 13% -18% de los pacientes tratados con axicabtagene ciloleucel y tisagenlecleucel por linfoma difuso de células B grandes mostraron CRS ≥ grado 3.

En términos de fisiopatología, se considera que el SRC está mediado principalmente por IL-6. Por lo tanto, el manejo del SRC se basa en el uso de tocilizumab y corticosteroides para bloquear los receptores de IL-6. Incluso con el uso de tocilizumab, que está aprobado por la FDA para el tratamiento del SRC grave, el SRC grave y la muerte siguen ocurriendo.

Curiosamente, HLH / MAS después de la terapia con células CAR-T es resistente a la inhibición de IL-6 y puede requerir quimioterapia. Aunque la incidencia de HLH / MAS después de la terapia con células CAR-T no está clara debido a la superposición con CRS de alto grado, se ha informado en aproximadamente el 1% de los pacientes que reciben terapia con células CAR-T. En el caso de la neurotoxicidad, la fisiopatología y el mecanismo subyacentes no se comprenden completamente.

Las manifestaciones clínicas de ICANS van desde confusión, dolores de cabeza, trastornos de atención, dificultad para encontrar palabras, disfunción neurológica focal o encefalopatía hasta edema cerebral potencialmente mortal, coma transitorio o convulsiones. La neurotoxicidad después de la terapia con células CAR-T es relativamente común. Entre los pacientes con leucemia y los pacientes con linfoma en tratamiento, hasta el 67% y el 62% de los pacientes presentan neurotoxicidad, respectivamente.

El tratamiento de la neurotoxicidad se centra en los corticosteroides, porque los inhibidores de IL-6 suelen ser ineficaces contra la neurotoxicidad asociada con la terapia con células CAR-T. Hasta el momento, todavía no existen terapias aprobadas para prevenir la toxicidad anterior, lo que hace que sea importante optimizar el diseño de CAR y adoptar otras estrategias para reducir la toxicidad inducida por CAR. A continuación, estos autores revisan las lecciones aprendidas en el diseño de CAR para reducir la toxicidad, así como las estrategias adicionales adoptadas para aliviar la toxicidad en la terapia con células CAR-T.

 

Contramedidas contra las limitaciones de las células CAR-T

Para lograr una respuesta terapéutica eficaz, el dominio de unión al antígeno de las células CAR-T debe unirse a su epítopo diana y alcanzar un nivel de umbral mínimo para inducir la activación de las células CAR-T y la secreción de citocinas. Pero al mismo tiempo, también existe un cierto nivel de umbral de activación.

Cuando se excede el nivel umbral, se producirán citocinas y activación del sistema inmunológico a niveles tóxicos. En otras palabras, las células CAR-T deben permanecer dentro de su ventana de tratamiento para ejercer eficacia clínica, porque exceder la ventana de tratamiento conducirá a toxicidad.

Desde la perspectiva de la modificación genética, el grado de activación y la cinética de activación de las células CAR-T se ven afectados por varios factores, que incluyen, entre otros, el nivel de antígenos tumorales expresados ​​en la superficie de las células malignas, la carga tumoral y los dominios de unión a antígenos. La afinidad del epítopo diana y el dominio coestimulador del CAR.

Por lo tanto, es necesario considerar cuidadosamente varios componentes de la estructura modular de CAR en términos de optimizar los efectos terapéuticos y limitar la toxicidad.

(1) Cambie la estructura del COCHE.

Una forma de reducir la toxicidad es cambiando la afinidad del dominio de unión al antígeno de las células CAR-T. Se espera que la disminución de la afinidad del dominio de unión al antígeno conduzca a un mayor requerimiento de una mayor densidad de antígeno en la superficie de las células tumorales para lograr altos niveles de activación.

Por lo tanto, se espera que la disminución de la afinidad por el antígeno evite el direccionamiento de tejidos sanos con cantidades relativamente bajas de antígeno. Los estudios que exploran este principio han demostrado que, en comparación con los dominios de unión a antígenos con afinidad nanomolar / subnanomolar baja, los dominios de unión a antígenos con afinidad micromolar son más selectivos para los tumores con niveles más altos de expresión del antígeno diana. Mucho más alto.

También es posible modular la secreción de citocinas modificando la región bisagra y la región transmembrana de las células CAR-T activadas.

Por ejemplo, en los CAR que se dirigen a CD19, la modificación de la secuencia de aminoácidos de la región bisagra y la región transmembrana derivada de CD8-α puede conducir a una disminución en la liberación de citocinas y una disminución en la proliferación de células CAR-T. La optimización de la región bisagra y la región transmembrana puede ser un método útil para reducir la toxicidad, porque en los ensayos clínicos de fase 1, estos CAR modificados en la región bisagra y la región transmembrana provocaron una remisión completa del 54,5% de los pacientes con linfoma de células B (6/11 pacientes) y, lo que es más importante, no se produjeron eventos de CRS o ICANS de grado> 1.

El dominio coestimulador proporciona otra área modificable en el diseño de CAR, que se puede personalizar según el tipo de tumor, la carga tumoral, la densidad de antígeno, los pares de dominio de unión de antígeno-antígeno diana y los posibles efectos secundarios tóxicos. Específicamente, el dominio 4-1BB conduce a un menor riesgo de toxicidad, una mayor durabilidad de las células T y un nivel máximo más bajo de proliferación de células T, mientras que el dominio coestimulador de CD28 está relacionado con la actividad de las células CAR-T.

El inicio y posterior fracaso de la enfermedad es más rápido. Por lo tanto, el dominio coestimulador de 4-1BB, que produce menos toxicidad, puede ser particularmente útil en el caso de tumores con alta carga de enfermedad y / o alta densidad de antígenos, mientras que el dominio coestimulador de CD28 puede estar en la menor densidad total de antígenos de superficie. y / o en el caso de un CAR con un dominio de unión a antígeno de baja afinidad, se requiere alcanzar el umbral de activación de células T requerido.

(2) Reducir la inmunogenicidad.

El reconocimiento de las construcciones CAR por parte del sistema inmunitario del huésped puede promover la toxicidad relacionada con las citocinas. Por tanto, puede resultar ventajoso utilizar fragmentos de anticuerpos humanos o humanizados en lugar de CAR murinos para reducir la inmunogenicidad de los CAR. Además, la región bisagra y / o el dominio transmembrana se pueden modificar para reducir la inmunogenicidad del CAR y, de manera interesante, se mejora la persistencia de las células CAR-T.

(3) Modificar las células T transducidas con CAR para reducir la neurotoxicidad.

Un interesante enfoque desarrollado recientemente para prevenir la toxicidad de las citocinas de las células CAR-T se basa en la modificación de las células T transducidas con CAR. Las citocinas y las células mieloides parecen desempeñar un papel importante en la neurotoxicidad inducida por células CAR-T, porque hay informes de que las células CD14 aumentan significativamente en pacientes con neurotoxicidad de grado 3 o superior, y un objetivo clave en los ensayos clínicos de células CAR-T de B El linfoma de células beta ha demostrado que entre los biomarcadores séricos asociados con la neurotoxicidad de grado 3 o superior, el aumento de GM-CSF se asocia de forma más significativa con la neurotoxicidad. Estudios preclínicos recientes han demostrado que después de que se usa lenzilumab para inhibir la citocina GM-CSF que activa macrófagos y monocitos, se reducen la neurotoxicidad y el SRC y aumenta la actividad de las células CAR-T.

Por lo tanto, estos hallazgos indican que la neutralización de GM-CSF ayuda a reducir la neurotoxicidad y reduce el CRS. Además, la eliminación de la tirosina hidroxilasa de una manera específica de células mieloides o el uso de metiltirosina para inhibir esta enzima conduce a una disminución de los niveles de catecolaminas y citocinas.

La evidencia preclínica también muestra que los antagonistas del receptor de IL-1 reducen una forma de neuroinflamación en un modelo de ratón de leucemia / linfoma tratado con células CAR-T dirigidas a CD19.

(4) COCHE “interruptor de cierre”.

Otra forma potencial de aliviar la citotoxicidad de CAR-T es a través de la implementación de estrategias de "desconexión" o de genes suicidas. Una estrategia de este tipo ayudará a reducir selectivamente las células modificadas genéticamente mediante un tratamiento con inductor secundario cuando se produzcan eventos adversos.

Se han desarrollado varios métodos que utilizan estos conceptos. Por ejemplo, las construcciones CAR que expresan independientemente mimótopos CD20 o CD20 de longitud completa o están modificadas genéticamente para expresar mimotopos CD20 o CD20 de longitud completa promueven la eliminación de las células CAR-T mediante el tratamiento con rituximab.

Sin embargo, una limitación de este método es la aparición relativamente lenta de la eliminación de células CAR-T mediada por anticuerpos, que puede limitar la necesidad de este método para revertir inmediatamente esta toxicidad durante la toxicidad aguda mediada por citocinas. Eficacia en pacientes.

Esto impulsó el desarrollo de interruptores más rápidos, como el inductivo cas9. En un ensayo clínico, el cas9 inducible eliminó más del 90% de las células T modificadas genéticamente en 30 minutos.

Otras estrategias se basan en el CAR de apagado asistido por moléculas pequeñas basado en proteasas (SMASh-CAR), que también se conoce como CAR de apagado (SWIFF-CAR). La mayor limitación de las estrategias de suicidio u otros métodos similares es que, aunque son atractivos para garantizar la seguridad, su uso detendrá repentinamente el tratamiento de enfermedades que progresan rápidamente.

Esta restricción se ha convertido en una poderosa motivación para que las personas desarrollen estrategias para garantizar la seguridad, y la activación del gen suicida es el último recurso. Un método con potencial excitante implica el uso del inhibidor de la tirosina quinasa dasatinib, cuya función es inhibir la activación de las células T inhibiendo la quinasa señal TCR proximal.

En el modelo preclínico, dasatinib previno rápida y reversiblemente la activación de células CAR-T, y el resultado de dasatinib administrado temprano después de la infusión de células CAR-T redujo significativamente la incidencia de CRS letal en la tasa de mortalidad de ratones.

Por lo tanto, este enfoque parece proporcionar una inhibición temporal de la función de las células CAR-T y puede permitir que la terapia con células CAR-T sea rescatada después de que ceda la toxicidad.

En el futuro, el desarrollo de métodos innovadores adicionales que inhiban temporalmente la función de las células CAR-T y permitan que la terapia con células CAR-T se rescata después de que la toxicidad disminuya será una condición necesaria para que la terapia con células CAR-T avance hacia el primer paso. tratamiento de linea de neoplasias hematologicas y tumores solidos.

 

 

Conclusión

CAR es un receptor sintético modular, compuesto principalmente de cuatro partes: un dominio de unión al antígeno diana extracelular, una región bisagra, un dominio transmembrana y uno o más dominios de transducción de señales intracelulares.

Las células CAR-T han cambiado por completo el tratamiento de ciertas neoplasias hematológicas. Sin embargo, todavía existen obstáculos. La formación de técnicos para satisfacer las necesidades de este campo complejo y en evolución es un desafío y requiere el desarrollo de cursos innovadores. La selección de antígenos es fundamental para la función de las células CAR-T.

Debido a la presión selectiva de las células CAR-T, las células tumorales pueden regular negativamente la expresión de antígenos. Incluso con una selección adecuada de los antígenos, se producirán efectos fuera del objetivo y causarán una toxicidad relacionada. En los tumores sólidos, permitir que las células CAR-T migren e infiltran en el tumor es un desafío importante. El microambiente inmunosupresor de los tumores malignos puede exacerbar este obstáculo.

El tratamiento eficaz también puede conducir al riesgo de toxicidad relacionada con las células CAR-T (como CRS y neurotoxicidad). Sin embargo, a pesar de los desafíos, las nuevas estrategias y posibles soluciones aún están evolucionando y pueden proporcionar un camino para tratamientos más efectivos y seguros en el futuro.

 

 

 

 

 

 

(fuente: internet, solo referencia)