Кристал Макколл вспоминает свой скептицизм, когда впервые услышала разговор о способе создания Т-клеток для распознавания и уничтожения рака. Сидя в аудитории на собрании 1996 года в Германии, детский онколог повернулась к человеку рядом с ней и сказала: «Ни за что. Это слишком безумно».
Сегодня все по-другому. «Я был унижен, — говорит Макколл, который сейчас работает в Стэнфордском университете в Калифорнии, разрабатывая такие клетки для лечения опухолей головного мозга. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило первые модифицированные Т-клетки, называемые химерными антигенными рецепторами (CAR)-Т-клетками, для лечения одной из форм лейкемии в 2017 году. Эти методы лечения изменили правила игры для нескольких видов рака. Пять подобных продуктов были одобрены, и их получили более 20 000 человек. Область, когда-то управляемая горсткой упорных исследователей, теперь может похвастаться сотнями лабораторных групп в академических кругах и промышленности. В настоящее время проводится более 500 клинических испытаний, и другие подходы готовятся перейти из лаборатории в клинику, поскольку исследователи стремятся усовершенствовать конструкции Т-клеток и расширить их возможности. «В ближайшие годы эта область выйдет далеко за рамки рака.
Успех испытаний рака CRISPR прокладывает путь к персонализированным методам лечения
Достижения в редактировании генома с помощью таких процессов, как CRISPR, и способность перестраивать клетки с помощью синтетической биологии привели к появлению все более сложных подходов к модификации и перезарядке Т-клеток для терапии. Такие методы предоставляют инструменты для преодоления некоторых ограничений современных методов лечения CAR-T, которые дороги в производстве, могут иметь опасные побочные эффекты и до сих пор были успешны только против рака крови. «Эти методы расширили наши возможности с помощью стратегий CAR», — говорит Эйвери Поузи, исследователь иммунологии рака из Пенсильванского университета в Филадельфии. «Это действительно продвинет этот тип технологий вперед».
Тем не менее, задача создания такого «живого лекарства» из клеток человека выходит за рамки сложных конструкций. Проблемы безопасности и производства еще предстоит решить для многих из новейших кандидатов. «Происходит взрыв очень модных вещей, и я думаю, что это здорово», — говорит иммунолог Мишель Саделен из Мемориального онкологического центра имени Слоуна-Кеттеринга в Нью-Йорке. «Но сложность не всегда может быть описана в клинических условиях».
Разогнался и готов к работе
Терапия CAR-T основана на активности Т-клеток, естественных охотников иммунной системы, которые бродят по телу в поисках ненужных вещей. Чужеродные клетки или клетки, зараженные вирусом, экспрессируют необычные белки, которые служат маяком для Т-клеток, некоторые из которых выделяют токсичную смесь молекул для уничтожения аномальных клеток. Эта функция поиска и уничтожения также может нацеливаться на раковые клетки для уничтожения, но у опухолей часто есть способы разоружить иммунную систему, например, путем маскировки аномальных белков или подавления функции Т-клеток.
CAR-T-клетки несут синтетические белки — химерные антигенные рецепторы — которые охватывают клеточную мембрану. Снаружи находится структура, которая функционирует как антитело, связываясь со специфическими молекулами на поверхности некоторых раковых клеток. Как только это связывается, часть белка внутри клетки стимулирует активность Т-клеток, приводя их в действие. В результате получилась крошечная мощная машина для борьбы с раком.
Одобренные методы лечения CAR-T нацелены на один из двух белков, обнаруженных в иммунных клетках, называемых В-клетками, и используются для лечения определенных форм лейкемии и лимфомы, которые связаны с неконтролируемой пролиферацией этих клеток. Белки — CD19 и BCMA — не уникальны для рака, а это означает, что методы лечения убивают В-клетки без разбора. Однако люди могут жить и без этих клеток.
Составная цветная сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) Т-клеток и клеток рака предстательной железы (розовый)
Т-клетки (синие) иммунной системы, атакующие клетки рака предстательной железы (розовые). Предоставлено: Стив Гшмайсснер/SPL.
Существует еще много возможностей для улучшения терапии CAR-T. Хотя последствия могут быть длительными, а иногда даже излечивающими, рак в конечном итоге возвращается у большинства людей, прошедших лечение. Солидные опухоли, такие как рак легкого или поджелудочной железы, до сих пор не реагировали убедительно на CAR-T-клетки. Терапия имеет риски для безопасности и в редких случаях может быть фатальной. И он должен быть изготовлен индивидуально для каждого реципиента с использованием их собственных Т-клеток в качестве отправной точки, что приводит к относительно медленному и дорогому производственному процессу.
Пока нет простых решений ни для одной из этих проблем. «Нам явно предстоит пройти долгий путь, — говорит Макколл. «Но сейчас мы видим многообещающие сигналы».
Некоторые успехи достигнуты в отношении солидных опухолей. Они часто содержат гетерогенную мозаику клеток с различными комбинациями мутаций. Это означает, что терапия CAR-T, направленная на конкретный мутировавший белок, может работать только для одного подмножества клеток. Т-клеткам также может быть трудно проникнуть в плотную массу солидной опухоли, и исследователи изо всех сил пытались найти подходящие мишени, которые не будут наносить ущерб здоровым тканям.
Несмотря на это, некоторые клинические испытания показали проблески эффективности. Макколл и ее коллеги сконструировали клетки CAR-T, нацеленные на белок под названием GD2, который экспрессируется на высоких уровнях при некоторых видах рака головного и спинного мозга, называемых глиомами. Команда вводила одну внутривенную дозу CAR-T терапии людям с глиомами, а затем вводила несколько более низких доз непосредственно в мозг. В прошлом году она и ее коллеги сообщили, что трое из четырех человек, которых лечили таким образом, ответили положительно 1. «Эти клетки просто погружаются прямо в мозг», — говорит Макколл. «И тело не отвергает их там — оно играет в этом защищенном от иммунитета пространстве».
Для борьбы с солидными опухолями может потребоваться Т-клеточная терапия, которая распознает более одного мутантного белка или может воздействовать на раковые клетки, экспрессирующие более высокие уровни данного белка, чем нормальные клетки. Одно клиническое испытание, результаты которого были представлены в ноябре 2022 года, довело это до крайности: вместо использования CAR команда использовала CRISPR для создания естественных рецепторов Т-клеток (см. «Нацеливание на Т-клетки») для распознавания мутировавших белков, обнаруженных в опухоли каждого участника. 2. Люди получили смесь клеток, нацеленных на разные белки, в надежде, что солидные опухоли с меньшей вероятностью разовьют устойчивость к терапии с несколькими мишенями. Опухоли прекратили рост у 5 из 16 участников через 28 дней после лечения. Исследователи надеются изменить протокол, в том числе давая более высокие дозы, чтобы повысить эффективность
