Thérapie CAR-T prête à l'emploi: un expédient ou un véritable avenir?

Depuis que la thérapie CAR-T a été approuvée pour la première fois en 2017, la percée dans le développement préclinique et clinique de cette thérapie révolutionnaire a connu une croissance explosive. Lors de la réunion annuelle de l'ASH l'année dernière, la thérapie CAR-T développée par Janssen / Nanjing Legend, Bristol-Myers Squibb (BMS), Gilead Sciences / Kite Pharma et de nombreuses sociétés biomédicales chinoises ont montré des données incroyables. Cette année, il est plus probable que plus de deux thérapies CAR-T seront approuvées par la FDA, et le nombre de thérapies approuvées doublera.

Cependant, bien que la thérapie CAR-T approuvée ait montré une efficacité excellente et durable dans le traitement du cancer du sang, sa promotion fait face à de nombreux défis. La thérapie CAR-T actuellement approuvée est une thérapie CAR-T autologue, ce qui signifie que les médecins doivent obtenir des cellules T des patients et exprimer le récepteur d'antigène chimérique contre les antigènes cancéreux à la surface des cellules T par génie génétique in vitro. (CAR), puis les cellules proliférées sont retournées au patient. Ce processus de production fastidieux peut prendre jusqu'à 3 semaines et est coûteux. Certains patients sont incapables de fournir suffisamment de cellules T en raison de leur santé, de leur prétraitement et d'autres raisons, ce qui les rend incapables de bénéficier de cette technologie révolutionnaire.

L'obtention de cellules de donneurs sains pour fabriquer des cellules CAR-T allogéniques a le potentiel de relever ces défis auxquels sont confrontées les cellules CAR-T autologues. Au début de la nouvelle année, une revue publiée dans Nature Reviews Drug Discovery a fourni un inventaire approfondi de l'état de développement de la thérapie allogénique CAR-T «prête à l'emploi».

Avantages et défis des cellules CAR-T allogéniques

Le processus de fabrication des cellules CAR-T allogéniques commence par les cellules T ou d'autres types de cellules obtenus auprès de donneurs sains. Après que ces cellules ont été génétiquement modifiées pour exprimer CAR qui peuvent cibler les cellules cancéreuses à la surface des cellules, elles subissent un traitement supplémentaire. L'édition des gènes réduit le risque que les cellules CAR-T allogéniques attaquent l'hôte et la possibilité que les cellules hôtes rejettent les cellules CAR-T allogéniques. Ces cellules sont ensuite cultivées, propagées, purifiées et aliquotées en produits qui peuvent être utilisés à tout moment et conservés congelés.

Les avantages de cette thérapie CAR-T sont:

Un grand nombre de cellules CAR-T peuvent être générées à partir de cellules provenant d'un seul donneur sain, répondant aux besoins d'un grand nombre de patients. Par exemple, Allogene, qui s'est engagé à développer des cellules CAR-T allogéniques, dit que les cellules obtenues d'un donneur sain pourraient être utilisées comme thérapie CAR-T pour 100 patients cancéreux.

Ces cellules ont été générées et congelées en stock, et les patients qui doivent être traités n'ont qu'à décongeler la thérapie de base pour recevoir un traitement immédiat, éliminant ainsi les retards dans le processus de fabrication de la thérapie CAR-T autologue.

De plus, les patients cancéreux ne peuvent généralement pas recevoir plusieurs thérapies CAR-T en raison de la limitation du nombre de leurs propres cellules T. La thérapie allogénique CAR-T peut traiter plus facilement les patients à plusieurs reprises et modifier l'antigène ciblé par la thérapie CAR-T pour surmonter la résistance à la thérapie CAR-T.

Cependant, le développement de la thérapie allogénique CAR-T doit également faire face à deux défis uniques: premièrement, les cellules allogéniques introduites dans le patient peuvent attaquer l'hôte, conduisant à une maladie du greffon contre l'hôte (GVHD) potentiellement mortelle; et les cellules allogéniques peuvent être rapidement reconnues et éliminées par les cellules immunitaires de l'hôte, ce qui limite leur activité antitumorale.

Stratégies pour lutter contre la maladie du greffon contre l'hôte

La raison pour laquelle les cellules CAR-T allogéniques attaquent les tissus hôtes est que les récepteurs des cellules T (TCR) exprimés à la surface de ces cellules T peuvent reconnaître des alloantigènes sur les tissus hôtes, déclenchant ainsi des attaques de cellules T sur les tissus hôtes. À l'heure actuelle, les stratégies pour surmonter la maladie du greffon contre l'hôte sont principalement divisées en deux catégories: l'une utilise des méthodes d'édition de gènes pour éliminer l'expression naturelle du TCR sur les cellules T, et l'autre utilise d'autres types de cellules qui ne provoquent pas de GVHD.

La méthode d'édition des gènes élimine l'expression TCR naturelle TCR

Le TCR naturellement exprimé à la surface des cellules T de type α couramment utilisées est la clé pour médier l'attaque de ces cellules T sur l'hôte. Les chercheurs ont développé plusieurs méthodes pour empêcher l'expression du TCR à la surface de ces cellules. L'une des méthodes à croissance la plus rapide est l'utilisation de la technologie d'édition de gènes. Le complexe protéique TCR à la surface des cellules T de type αβ est composé d'une chaîne α et d'une chaîne β, et un seul gène code pour les régions constantes de la chaîne α. Par conséquent, la perturbation des gènes codant pour la région constante de la chaîne alpha du récepteur des cellules T (TRAC) est un moyen direct et efficace d'empêcher l'expression de TCR de type alpha β. Les thérapies allogéniques CAR-T générées à l'aide de cette stratégie sont entrées dans les essais cliniques.

L'avantage de cette stratégie est que les cellules CAR-T peuvent être fabriquées en utilisant un grand nombre de cellules T de type α chez des donneurs sains comme matières premières. Il existe une variété de techniques d'édition de gènes qui peuvent être utilisées pour perturber spécifiquement les gènes codant pour TRAC, y compris la nucléase à doigt de zinc (ZFN), la nucléase effectrice de type activateur de transcription (TALEN), MegaTAL et le système d'édition de gène CRISPR. Dans la dernière étude, les chercheurs ont utilisé le mécanisme de recombinaison homologue de la cellule pour diriger le transgène exprimant CAR dans le site du gène TRAC. Cette stratégie a pour effet de "deux oiseaux avec une pierre". Tout en détruisant l'expression naturelle du TCR des cellules T, le transgène CAR est exprimé au site du gène TRAC et accepte la régulation du promoteur du gène TCR naturel. Des expériences sur des animaux ont montré que la thérapie CAR-T ciblée par CD19 générée par cette stratégie a une meilleure activité anticancéreuse que la thérapie CAR-T générée par l'insertion aléatoire de transgènes CAR.

Un danger caché de l'utilisation de stratégies d'édition de gènes est les risques potentiels d'effets hors cible de la technologie d'édition de gènes. Cependant, comme les cellules allogéniques sont finalement éliminées par l'hôte, l'impact de ce risque potentiel peut être relativement faible.

Utilisation de types de cellules qui réduisent le risque de GVHD

Une autre stratégie pour réduire le risque que des cellules CAR-T allogéniques attaquent l'hôte consiste à utiliser des types de cellules qui ne produisent pas de GVHD ou présentent un risque plus faible de produire du GVHD. Ils comprennent les cellules tueuses naturelles (cellules NK), les cellules T γδ, les cellules T NK (cellules T exprimant les marqueurs de surface des cellules NK) et les cellules T mémoire spécifiques au virus.

Stratégies pour améliorer la persistance des cellules CAR-T allogéniques

Bien que les multiples méthodes mentionnées ci-dessus puissent réduire le risque d'introduction de CAR-T allogénique chez le patient pour attaquer l'hôte, la thérapie CAR-T allogénique doit également résoudre un autre défi majeur, à savoir que le système immunitaire du patient reconnaîtra ces cellules. comme des cellules "étrangères", provoquant un rejet immunitaire contre elles. Ce rejet immunitaire détruira éventuellement les cellules CAR-T allogéniques introduites dans le patient. La réponse immunitaire médiée par les propres cellules T du patient peut commencer à fonctionner dès que la thérapie allocar-T est introduite, réduisant l'efficacité de la thérapie allocar-T. Par conséquent, comment améliorer la durabilité de la thérapie allogénique CAR-T est un problème urgent dans ce domaine. La recherche actuelle pour résoudre ce problème est dans les directions suivantes:

Une clairance lymphocytaire plus efficace

Les recherches existantes ont montré que pour permettre aux cellules CAR-T importées de proliférer chez les patients, il est nécessaire d'utiliser la chimiothérapie et d'autres moyens pour éliminer les lymphocytes existants chez les patients avant l'importation des cellules, afin de fournir la CAR importée -Cellules T avec espace prolifératif. Pour les cellules CAR-T allogéniques, l'étape d'élimination des lymphocytes peut être plus importante, car les cellules T hôtes restantes attaqueront immédiatement les cellules CAR-T "étrangères".

Une méthode de recherche actuelle consiste à rendre les cellules CAR-T allogéniques résistantes aux médicaments qui éliminent les cellules T grâce à l'édition de gènes, et ces cellules ne seront pas affectées par les médicaments qui éliminent les cellules T. Par exemple, l'UCART19 d'Allogene utilise l'édition de gènes pour éliminer les gènes qui expriment la protéine CD52 dans les cellules. Cela rend ces cellules résistantes à l'alemtuzumab, un anticorps monoclonal qui tue les cellules T en se liant au CD52. La combinaison de l'alemtuzumab avec la chimiothérapie peut éliminer plus efficacement les cellules T matures de l'hôte et maintenir les cellules T matures de l'hôte à de faibles niveaux. Dans le même temps, la thérapie allogénique CAR-T peut toujours fonctionner.

L'édition de gènes peut également rendre les cellules CAR-T allogéniques résistantes aux agents chimiothérapeutiques qui éliminent les cellules T, leur permettant de fonctionner correctement dans un environnement qui inhibe la croissance des cellules T. Cependant, l'inconvénient de cette stratégie est que le niveau de cellules T endogènes chez les patients est supprimé à un niveau très bas, ce qui entraîne un risque considérablement accru d'infection.

Réduit l'immunogénicité des cellules CAR-T allogéniques

L'expérience de la transplantation d'organes et de la greffe de cellules souches hématopoïétiques a montré que si le phénotype principal de l'antigène leucocytaire humain (HLA) du donneur est similaire au phénotype HLA de l'hôte, il peut réduire considérablement le rejet immunitaire du greffon. Sur la base de cette expérience, il est théoriquement possible de construire une banque de cellules donneuses en découvrant un donneur avec un phénotype HLA spécifique, à partir duquel des cellules donneuses appariées peuvent être sélectionnées pour générer des cellules CAR-T allogéniques.

Parce que la protéine HLA de classe 1 est une molécule clé qui intervient dans les facteurs de rejet immunitaire. Une autre stratégie consiste à utiliser le génie génétique pour éliminer la protéine HLA de type 1 exprimée à la surface des cellules allogéniques CAR-T. L'expression de HLA à la surface cellulaire nécessite une sous-unité appelée β2-microglobuline. L'arrêt des gènes de la β2-microglobuline peut empêcher l'expression de la protéine HLA à la surface des cellules, réduisant ainsi l'immunogénicité de ces cellules.

Choisissez le meilleur sous-ensemble de cellules T

La population de cellules T contient plusieurs sous-populations de cellules T avec différentes fonctions et différents phénotypes. Les différentes sous-populations de cellules T sont également très différentes dans leur capacité à attaquer les cellules cancéreuses et leur persistance chez les patients. Par exemple, des études précliniques ont montré que les cellules CAR-T produites par les cellules T naïves CD8-positives et CD4-positives (TN) et les cellules T à mémoire centrale (TCM) sont plus efficaces pour tuer les cellules cancéreuses Strong.

Des études cliniques utilisant la thérapie CAR-T autologue pour la leucémie lymphoïde chronique ont montré que la qualité des TCM et des cellules T à mémoire de type tige (TSCM) avec capacité d'autoréplication, et les niveaux d'expression (y compris PD-1, TIM3, LAG3, etc. ) sont des indicateurs importants de l'activité et de la persistance de la thérapie CAR-T.

Par conséquent, en améliorant les techniques de criblage et de culture cellulaire, des sous-populations spécifiques de cellules T peuvent être enrichies pour améliorer la durabilité de la thérapie. À cet égard, les cellules T obtenues auprès de donneurs sains peuvent présenter des avantages potentiels car elles n'ont pas été traitées par des thérapies antérieures susceptibles d'affecter la population de cellules T et peuvent donc fournir des cellules T riches en TN, TCM et TSCM.

Progrès clinique de la thérapie allogénique CAR-T

Actuellement, un certain nombre de thérapies allogéniques CAR-T à l'étude sont entrées dans des essais cliniques pour traiter les cancers du sang et les tumeurs solides tels que les patients atteints de leucémie lymphoblastique aiguë et de leucémie myéloïde aiguë (LAL) (voir le tableau ci-dessous).

Lors de la réunion annuelle de l'ASH en 2018, les résultats cliniques préliminaires d'UCART19 développés par Allogene ont montré que lors du traitement de patients atteints de LAL récidivante et réfractaire, UCART19 a atteint une réponse complète de 82% / réponse complète de récupération hématologique incomplète (CR / CRi). En raison de la durée limitée de UCART19 chez les patients, les patients pédiatriques recevant UCART19 ont ensuite reçu une greffe de cellules souches hématopoïétiques.

L'avenir du CAR-T et de la thérapie cellulaire

En ce qui concerne la thérapie CAR-T "prête à l'emploi", l'industrie a également deux points de vue différents. Beaucoup de gens croient que cela peut résoudre les points douloureux d'une thérapie CAR-T difficile et d'un long cycle de production, et apporter un nouvel espoir à plus de patients dans le monde. Mais certains experts estiment que la thérapie CAR-T "prête à l'emploi" n'est que temporaire. "Opportunité". En dernière analyse, ce sont nos idées sur la thérapie CAR-T "autologue".

Le Dr Rick Klausner, fondateur et PDG de Lyell Immunopharma, se tourne vers l'avenir de la thérapie cellulaire. L'ancien chef du National Cancer Center (NCI) a souligné que l'une des motivations pour le développement de thérapies CAR-T "prêtes à l'emploi" réside dans les goulots d'étranglement dans la création de thérapies CAR-T "autologues". Cependant, nous devons réaliser que la technologie actuelle de fabrication de la thérapie CAR-T est loin d'être mature. 5 à 10 ans plus tard, le développement et la production de thérapies cellulaires devraient être très différents de ceux d'aujourd'hui.

Le Dr Klausner a mentionné que la raison pour laquelle la production actuelle de thérapie cellulaire est longue et laborieuse est que nous ne savons pas lesquelles de ces cellules sont vraiment thérapeutiques. Par conséquent, nous ne pouvons que développer en continu les cellules T, et espérons que parmi les cellules astronomiques, le nombre de cellules à effet curatif pourra atteindre la norme. À l'avenir, si nous pouvons isoler les sous-ensembles de cellules qui ont des effets curatifs, nous pouvons réduire considérablement le nombre de cellules nécessaires pour traiter le cancer. Cela peut considérablement réduire le nombre de cellules dont nous avons besoin pour la culture et raccourcir le temps de production des thérapies cellulaires de quelques semaines à quelques jours.

Cela ressemble au ciel et à la terre, mais cela représente une voie à suivre. Vous savez, à une époque où une calculatrice occupe une maison entière, peu de gens peuvent s'attendre à l'avènement des téléphones intelligents. Il n'y a que quelques décennies entre les deux.

Le directeur de la médecine du cancer du MD Anderson Cancer Center, le Dr Patrick Hwu, a souligné différentes perspectives d'application. Pour certains cancers plus sensibles, la thérapie CAR-T "prête à l'emploi" peut bien fonctionner à court terme, vous n'avez donc pas à vous soucier trop de son rejet par le système immunitaire. Pour les tumeurs solides, nous espérons que les cellules T resteront à proximité de la tumeur aussi longtemps que possible, et la thérapie CAR-T "autologue" aura plus de place pour jouer.

Nous devons savoir que les discussions brûlantes sur la thérapie CAR-T «prête à l'emploi» et «autologue» ne sont que la pointe de l'iceberg de la thérapie cellulaire. Oui, depuis son approbation, le domaine de la thérapie CAR-T a attiré beaucoup d'attention et d'attention. Mais deux experts ont souligné que la thérapie cellulaire n'est pas la seule thérapie CAR-T. La thérapie cellulaire autre que la thérapie par cellules T est également la future direction du développement. La thérapie génique et cellulaire devrait apporter de nouvelles percées aux patients du monde entier dans le contexte de la biotechnologie.