Производство CAR T-клеток в лаборатории дорого и требует много времени. Подход in vivo позволит получить мощную терапию для большего числа людей.
Когда в 1990-х годах Брюс Левин и его коллеги начали пытаться создать иммунные клетки для борьбы с раком, мало кто верил, что им это удастся. «Широкое сообщество было настроено весьма скептически», - рассказывает Левин, иммунолог из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете. Когда они представляли свои исследования на конференциях, «мы были на последней сессии в последний день, в комнате, которую никто не мог найти».
Сегодня эти модифицированные иммунные клетки, называемые CAR T-клетками, являются одним из самых мощных методов лечения многих видов рака крови, которыми располагают онкологи. Исследования показывают, что они могут быть перспективны для лечения рака мозга и других солидных опухолей, а также аутоиммунных и других заболеваний. По оценкам одной из исследовательских компаний, объем рынка CAR-T-терапии, который в этом году достигнет 11 миллиардов долларов США, к 2034 году вырастет почти до 190 миллиардов долларов.
Но у CAR-T-терапии есть и серьезный недостаток - она трудоемка в производстве и сложна в применении. После удаления Т-клеток из крови пациента врачи отправляют их производителю, где специалисты генетически модифицируют клетки, чтобы они несли на своей поверхности специализированный белок, называемый химерным антигенным рецептором (отсюда термин «CAR-T»). Клетки выращиваются и усиливаются, превращаясь в сотни миллионов других клеток, замораживаются и возвращаются в клинику для повторного вливания. Из-за сложности этой терапии, например в США, ее предлагают только около 200 центров.
«Весь этот процесс просто неэффективен», - считает Саар Гилл, гематолог и онколог, также работающий в Медицинской школе Перельмана. «Если у меня есть пациент с раком, я могу назначить ему химиотерапию и он получит ее завтра». Однако при использовании коммерческих CAR T людям приходится ждать лечения неделями. Эта задержка, а также высокая стоимость терапии и необходимость химиотерапии перед получением CAR T клеток, означает, что многие люди, которые могли бы получить пользу от CAR T, так и не получат ее. «Мы все хотим прийти к ситуации, когда CAR T-клетки будут больше похожи на лекарственный препарат», - говорит Гилл.
У некоторых биотехнологических компаний есть решение: изменить Т-клетки внутри организма. Препараты, доставляющие ген для белка CAR в клетки крови, можно будет производить в массовом порядке и предоставлять по требованию - теоретически, по гораздо более низкой цене, чем нынешние методы CAR-T терапии. Одна доза коммерческой CAR-T-терапии стоит около 500 000 долларов. Флакон препарата для терапии in vivo может стоить на порядок меньше.
У этой идеи есть несколько видных сторонников. Среди основателей Capstan Therapeutic (США), которая занимается исключительно клеточной терапией in vivo, - пионеры CAR-T Левин и Карл Джун, а также Дрю Вайсман, получивший Нобелевскую премию за работу над вакцинами на основе мессенджерной РНК. Пионер CRISPR-Cas9 и нобелевский лауреат Дженнифер Дудна стала сооснователем отдельной компании Azalea Therapeutics (США), которая занимается разработкой in vivo CAR-T. Крупная фармацевтическая компания тоже обратила на это внимание. В марте биофармацевтическая компания AstraZeneca согласилась заплатить до 1 миллиарда долларов за бельгийскую компанию EsoBiotec, которая в январе начала первые испытания in vivo CAR-T терапии на людях.
Хотя испытания на людях только начались, многие исследователи с воодушевлением оценивают потенциал более простой итерации CAR-T. «Если она окажется эффективной и безопасной, то сможет бросить вызов существующей парадигме», - утверждает Джозеф Макгирк, гематолог и онколог, изучающий клеточные методы лечения в Медицинском центре Канзасского университета. И «нам необходимо бросить вызов нынешней парадигме».
Многие из разрабатываемых in vivo CAR-T терапий заимствуют опыт ex vivo. Подобно одобренным методам лечения, подходы in vivo направлены на уничтожение B-клеток, и, таким образом, на лечение рака, который развивается на их основе. (CAR-T-терапия также уничтожает здоровые B-клетки, но люди могут жить и без них). Как и в случае с ex vivo, многие методы лечения in vivo основаны на использовании модифицированной версии лентивируса для захвата Т-клеток и доставки гена для белка CAR в геном клетки. Но инженерия клеток внутри организма - дело непростое. При использовании метода ex vivo Т-клетки удаляются из организма, поэтому исследователям не нужно беспокоиться о внедрении гена в другие типы клеток. Но в организме многие клетки имеют общие рецепторы, поэтому исследователям приходится искать способы специфического воздействия на Т-клетки - или другие иммунные клетки, которые могут вступить в борьбу. «Это камень преткновения - как доставить его в нужную клетку, в нужное место и в нужное время?» - объясняет Мишель Саделайн, инженер-генетик, директор инициативы по клеточной инженерии и терапии при Колумбийском университете (США) и еще один пионер CAR-T.
Каждая компания разработала свой собственный подход к решению этой проблемы, и каждая по-разному настраивает свой вектор. Например, компания Interius BioTherapeutics (США), одним из основателей которой является Гилл, тестирует вектор, который зацепляется за CD7, белок, присутствующий только на Т-клетках и естественных клетках-киллерах. Компания Umoja Biopharma (США), тестирует лентивирусный вектор, декорированный белком, который воздействует сразу на три рецептора на Т-клетках. У компании есть доказательства на животных моделях, что эта стратегия более эффективна, чем нацеливание только на один рецептор, и она надеется, что эта стратегия будет более точно имитировать то, что происходит, когда Т-клетки активируются естественным образом, например, после инфекции.
Если такие подходы окажутся эффективными, они смогут упростить производство и быстрее предоставить CAR-T терапию большему количеству людей. Макгирк отмечает, что, когда в 2022 году была одобрена разработанная ex vivo CAR-T терапия Carvykti для людей с множественной миеломой, производитель имел ограниченные производственные мощности, что привело к длительному ожиданию. «У нас в листе ожидания было 50 пациентов», - рассказывает Макгирк. «Более половины этих пациентов умерли не дождавшись своей очереди».
Помимо упрощения производства, у in vivo-терапии есть еще одно потенциальное преимущество. При ex vivo-подходах пациенты проходят химиотерапию перед CAR-T-терапией, чтобы уничтожить немодифицированные Т-клетки и освободить место для размножения модифицированных. Идея заключается в том, чтобы создать «чистый лист». Но при in vivo-подходах пациенты могут отказаться от предварительной химиотерапии. «Мы не хотим убивать те самые Т-клетки, которые надеемся трансформировать», — говорит Гилл. Это позволило бы устранить побочные эффекты химиотерапии, такие как повышенный риск инфекций. Это также может означать, что люди, которые слишком больны, чтобы пройти химиотерапию, все же могут быть подходящими кандидатами для CAR-T-терапии.
Однако не совсем ясно, может ли CAR-T in vivo, доставленные с помощью вирусного вектора, устранить все побочные эффекты, сопутствующие подходам ex vivo. После инфузии CAR-T-клетки размножаются в организме и выделяют химические вещества, которые усиливают иммунную систему. В некоторых случаях они могут вызвать воспалительную бурю, известную как цитокиновый шторм. «Это как поезд, который сошел с рельсов», — поясняет Адриан Бот, научный директор Capstan Therapeutics.
Некоторые исследователи подозревают, что при подходах in vivo эта проблема может быть менее актуальной. Это связано с тем, что модифицированные Т-клетки будут размножаться в присутствии других иммунных клеток, в том числе клеток, которые могут помочь сдержать неконтролируемую иммунную реакцию, объясняет И Линь, гематолог и онколог из клиники Майо (США). В результате побочные эффекты могут быть менее выраженными, добавляет она. Тем не менее, эти подходы in vivo вряд ли устранят опасения, возникшие в последние пару лет в связи с вторичными раковыми заболеваниями, вызванными CAR-T-терапией. Хотя риск невелик, многие страны требуют, чтобы CAR-T-терапия сопровождалась предупрежденим, подробно описывающим этот риск. Проблема заключается в том, что лентивирусные векторы навсегда интегрируют ген CAR в геном Т-клеток. Каждый раз, когда клетка делится, она производит больше CAR-Т-клеток. Это означает, что Т-клетки могут продолжать атаковать свои цели в течение длительного времени — в некоторых случаях в течение многих лет.
Хотя это может быть преимуществом, исследователи не имеют большого контроля над тем, в каком месте генома лентивирус вставляет ген. И если он попадает не в то место, это может вызвать образование вторичных раковых опухолей. Компании могут выявлять эту проблему с помощью ex vivo-терапии, но не с помощью in vivo-терапии. Вместо вирусных векторов Capstan и несколько других компаний обращаются к наночастицам для переноса РНК в Т-клетки. РНК попадает в цитоплазму клетки, где ее генетическая информация используется для производства белка CAR в течение короткого времени. Хотя терапия требует введения нескольких доз, она может оказаться более безопасной. При первых признаках серьезной проблемы врачи могут прекратить лечение и белок CAR исчезнет через несколько дней или даже раньше. «Наши препараты больше похожи на небольшие молекулы. Вы вводите дозу, она выполняет свою работу и исчезает», — поясняет Джо Болен, исполнительный директор биотехнологической компании Orna Therapeutics (США), которая занимается разработкой методов на основе РНК. «Вы продолжаете вводить дозы, пока не получите желаемый результат».
Кристиан Буххольц, вирусолог и руководитель отдела молекулярной биотехнологии и генной терапии в Институте Пауля Эрлиха (Германия), задается вопросом, может ли дополнительная безопасность достигаться за счет эффективности. «Сможете ли вы когда-нибудь вылечить рак без постоянной модификации Т-клеток?» — говорит он. Orna Therapeutics и другие компании делают ставку на то, что ответ будет положительным. С целью лечения рака крови Orna разработала наночастицы, которые доставляют РНК для белка CAR к Т-клеткам, естественным киллерным клеткам и макрофагам. Компания Myeloid Therapeutics (США) приступила к двум клиническим испытаниям, в ходе которых тестируется in vivo РНК-терапия у людей с раком легких, молочных желез, толстой кишки и печени. Компания не модифицирует Т-клетки, а доставляет РНК к макрофагам и другим иммунным клеткам, побуждая эти клетки атаковать опухоли.
Capstan нацелена на in vivo CAR T для лечения аутоиммунных заболеваний, которые также часто связаны с дефектами В-клеток. Хотя ex vivo CAR T еще не одобрена для лечения аутоиммунных заболеваний, группа исследователей из Германии сообщила об успешном применении этой технологии для лечения 15 человек с волчанкой и другими аутоиммунными заболеваниями. Бот и другие сотрудники Capstan надеются повторить этот успех с помощью РНК-подхода, который, по их мнению, будет иметь меньше побочных эффектов, чем ex vivo-подходы. Orna также планирует запустить испытания для тестирования своих методов лечения аутоиммунных заболеваний.
На данный момент преимущества любой стратегии in vivo по сравнению с другой носят в основном теоретический характер. Реальным испытанием станут клинические исследования на людях; в настоящее время проводится несколько испытаний с использованием лентивирусной доставки. Компания Interius начала свое первое испытание в октябре и к концу февраля в него были включены три человека с неходжкинской лимфомой. Гилл представил некоторые предварительные данные на совещании Американской ассоциации по исследованию рака в феврале. Первые два человека, которые получили небольшую дозу, не отреагировали на лечение. Третий получил более высокую дозу; через шесть дней его В-клетки были почти полностью уничтожены и их уровень оставался низким в течение трех месяцев.
В настоящее время компания Umoja набирает людей с неходжкинской лимфомой и лейкозом для участия в двух испытаниях — одном в Китае и другом в США, первые данные по которым ожидаются к концу года. А в январе компания EsoBiotec сообщила, что в ходе испытаний в Китае, посвященных множественной миеломе, у первого человека, получившего терапию, через месяц не было обнаружено раковых клеток. И Capstan, и Orna планируют в ближайшее время начать испытания РНК. «Я думаю, что 2025 и 2026 годы будут очень насыщенными в этой области», — считает Болен.
In vivo — не единственный вариант ускорения и удешевления CAR-T-терапии. В прошлом году AstraZeneca приобрела китайскую компанию, которая разработала процесс производства CAR-T-клеток, занимающий всего 22 часа, а не дни или недели. Другие изучают, как модифицировать Т-клетки и другие иммунные клетки здоровых доноров для создания готовой терапии. Когда в начале 1990-х годов исследователи начали генетически модифицировать Т-клетки для борьбы с раком, подход ex vivo казался самым безопасным вариантом, вспоминает Кристиан Капитини, детский гематолог и онколог из Университета Висконсина. «Если во время производства возникнут какие-то проблемы, вы еще не нанесли потенциальный вред пациенту, продукт все еще можно модифицировать, спасти или протестировать», — говорит она.
Но три десятилетия спустя терапия доказала свою эффективность и становится все более популярной, отмечают исследователи. «Все и каждый хотят войти в эту область», — говорит Левин. И все в этой области хотят сделать CAR-T-терапию проще и доступнее.
