CAR NK: კიბოს მკურნალობის ახალი ერა ბუნებრივი მკვლელი იმუნური უჯრედებით

T-უჯრედების მოდიფიცირებით მიღებული CAR T თერაპიები, პირველად 2017 წელს ლეიკემიისა და ლიმფომისთვის აშშ-ის სურსათისა და წამლის ადმინისტრაციამ (FDA) დაამტკიცა და კიბოს მკურნალობაში უჯრედული იმუნოთერაპიის ახალი ერა დაიწყო. ახლა კი უფრო ეფექტიანი და ნაკლები გვერდითი ეფექტის მქონე ახალი ცოცხალი კიბოს წამლის წინაშე ვდგავართ: CAR NK-უჯრედული თერაპია.

იმუნური სისტემის „ბუნებრივი მკვლელი“ (narutal killer = NK) უჯრედები თანდაყოლილ იმუნურ სისტემას მიეკუთვნება და პირველად 1975 წელს თაგვში აღმოაჩინეს. უჯრედის ზედაპირის სხვადასხვა რეცეპტორის მქონე NK-უჯრედები ჯანმრთელ ქსოვილებში განსხვავებულად არის განაწილებული, თუმცა მათი უმეტესობა სისხლში, ღვიძლში, ელენთასა და ძვლის ტვინში გვხვდება. მცირე ნაწილი ლიმფურ კვანძებშიცაა. NK-უჯრედები ორგანიზმის პათოგენებისგან დაცვის პირველ ხაზში დგას. ნორმალურ უჯრედებში ვირუსის შეჭრისას ისინი წინასწარი შეხვედრის გარეშე სწრაფად აქტიურდება და დამცავ პასუხს წარმოქმნის.

ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად ბოლო წლების კვლევები გვეხმარება უკეთ გავიგოთ სიმსივნის იმუნოლოგია / იმუნურ სისტემასთან კავშირი. NK-უჯრედების კვლევები მკვლევრებისთვის მეტად საინტერესოა. აღმოჩნდა, რომ დონორის / გამცემის ძვლის ტვინიდან, ადამიანის ემბრიონული ღეროვანი უჯრედებიდან, ინდუცირებული პლურიპოტენტური ღეროვანი უჯრედებიდან, პერიფერიული სისხლიდან, ჭიპლარის სისხლიდან და სხვა წყაროებიდან მიღებული, პაციენტში გადატანილი NK-უჯრედები სიმსივნის წინააღმდეგ უფრო ძლიერ პასუხებს წარმოქმნის. თუმცა მათი გამოყოფა და ლაბორატორიაში გამრავლება უაღრესად რთულია. უჯრედული კლონირების ტექნოლოგიის წყალობით შეიქმნა ერთნაირი თვისებების მქონე, მაღალი სისუფთავისა და სტაბილური ფუნქციური მახასიათებლების NK-უჯრედული ხაზები: KHYG-1, NK-92, NKL, NKG და YT. ამ ხაზებმა ფართომასშტაბიანი ექსპერიმენტები გააადვილა. NK-92 ხაზის CAR-ით (chimeric antigen receptor — ქიმერული ანტიგენის რეცეპტორი) მოდიფიცირების შედეგად გამოვლენილმა ძლიერმა სიმსივნის საწინააღმდეგო თვისებამ კლინიკურ გამოყენებას გაუხსნა გზა.

NK-უჯრედები ზედაპირზე სხვადასხვა ბიომარკერს გამოხატავს, თუმცა ყველაზე თვალსაჩინოა CD56 და CD16 ზედაპირული მარკერები. CD56-ისა და CD16-ის ექსპრესიის ინტენსივობის მიხედვით NK-უჯრედები ორ ჯგუფად იყოფა: CD56bright და CD56dim.

CD56dim NK-უჯრედები სრულად მომწიფებულია და სისხლში არსებული NK-უჯრედების დაახლოებით %90-ს შეადგენს. ციტოტოქსიკურ / უჯრედების მკვლელ პასუხზე პასუხისმგებელი ეს ჯგუფი მონაწილეობს ანტისხეულზე დამოკიდებულ უჯრედულ ციტოტოქსიკურობაში. მეორე მხრივ, CD56bright NK-უჯრედები მოუმწიფებელია და უმეტესად ქსოვილებსა და მეორეულ ლიმფურ ორგანოებში გვხვდება. CD56bright უჯრედები ზედაპირზე ძალიან ცოტა CD16-ს გამოხატავს. ამიტომ ამ ჯგუფის მთავარი როლი იმუნურ პასუხში არის ისეთი ციტოკინების გამოყოფა, როგორებიცაა ინტერფერონ (IFN)-გამა, სიმსივნის ნეკროზის ფაქტორ (TNF)-ალფა, გრანულოციტ-მაკროფაგის კოლონიის მასტიმულირებელი (GMCS) ფაქტორი, IL-10 და IL-13.

NK-უჯრედები „უცხოებს“ ზედაპირზე გამოხატული „გამააქტიურებელი NK რეცეპტორებისა“ და „შემაკავებელი NK რეცეპტორების“ დახმარებით ამოიცნობს. ეს რეცეპტორები ამოიცნობს ორგანიზმის ყველა ბირთვიანი უჯრედის ზედაპირზე არსებულ მთავარი ჰისტოთავსებადობის კომპლექსის I კლასის (MHC-I) მოლეკულას. ეს უჯრედის სიჯანსაღეზე მიუთითებს, შემაკავებელ NK რეცეპტორს ააქტიურებს და NK-უჯრედები სამიზნეს არ ანადგურებს.

ზემოთ მოცემული სურათის განმარტება: a) საკუთარი / მეგობარი უჯრედი: NK-უჯრედი ზედაპირზე არსებულ MHC-I მოლეკულას ამოიცნობს და სამიზნე უჯრედის განადგურებაზე უარს ამბობს. b) საკუთარი მარკერის არმქონე უჯრედი: სამიზნე უჯრედი ზედაპირზე MHC-I მოლეკულას არ გამოხატავს. ამ შემთხვევაში NK-უჯრედი გამააქტიურებელი რეცეპტორებიდან სტიმულაციურ სიგნალებს იღებს და უჯრედის განადგურებას იწყებს. c) სტრესის ქვეშ მყოფი უჯრედი: როდესაც სამიზნე უჯრედი ზედაპირზე შეცვლილ MHC-I-ს ან სტრესით გამოწვეულ მოლეკულებს გამოხატავს, NK-უჯრედები მას ამოიცნობს და ანადგურებს. d) არასაკუთარი უჯრედი: სამიზნე უჯრედი ზედაპირზე უცხო MHC-I-ს გამოხატავს და NK-უჯრედების ციტოტოქსიკურ მექანიზმებს ასტიმულირებს. შედეგად სამიზნე უჯრედი ნადგურდება.

ჯანმრთელ უჯრედებში ვირუსის შეჭრის ან სიმსივნის წარმოქმნისას ზედაპირზე გამოხატული MHC-I მოლეკულა ქრება. ასე აქტიურდება NK-უჯრედის გამააქტიურებელი რეცეპტორი და სამიზნე უჯრედს სამი სხვადასხვა გზით ანადგურებს:

1. პერფორინის/გრანზიმის გზა: NK-უჯრედების შიგნით ბუშტუკებში შენახული პერფორინი გარეთ გამოიყოფა და სამიზნე უჯრედის ზედაპირის გამტარობას ზრდის. შემდეგ გამოყოფილი გრანზიმი აპოპტოზს იწვევს და უჯრედს სიკვდილამდე მიჰყავს.
2. Fas/FasL გზა: ორი მოლეკულის, Fas-ისა და FasL-ის შეერთებით სამიზნე უჯრედს სიკვდილის სიგნალი მიეწოდება და რამდენიმე საათში აპოპტოზით ნადგურდება.
3. ციტოკინების გზა: NK-უჯრედები გამოყოფილი ციტოკინებით, მაგალითად TNF-ალფათი, არღვევს სამიზნე უჯრედის ლიზოსომების სტაბილურობას. შედეგად თავისუფლდება ჰიდროლიზური ფერმენტები, რომლებიც სამიზნე უჯრედის DNA-ს შლის და უჯრედი ნადგურდება.

NK-92 უჯრედები

NK-92 ერთადერთი NK-უჯრედული ხაზია, რომელიც აშშ-ის სურსათისა და წამლის ადმინისტრაციამ (FDA) ფაზა 1 და ფაზა 2 კლინიკურ კვლევებში გამოსაყენებლად დაამტკიცა. NK-92-ს თითქმის არ აქვს „შემაკავებელი რეცეპტორები“, სამაგიეროდ უხვად გამოხატავს „გამააქტიურებელ“ რეცეპტორებს. პერფორინისა და გრანზიმის მაღალი შემცველობაც მის ფართო ციტოტოქსიკურ მოქმედებაზე მიუთითებს.

კიბოს მკურნალობაში ეფექტიანობის შესაფასებლად NK-92 ხაზით მრავალი კვლევა ჩატარდა. მაგალითად, ლეიკემიისა და მიელომის უჯრედებზე კვლევებში დადგინდა, რომ NK-92 უჯრედებს ძლიერი ციტოტოქსიკური მოქმედება აქვს და მათ ეფექტიანად ანადგურებს.

ქიმერული ანტიგენის რეცეპტორები (CAR) და NK-92 უჯრედული ხაზი

მართალია, CD19-ზე მიმართული CAR T-უჯრედული თერაპია FDA-მ დაამტკიცა, მაგრამ მეთოდს მრავალი შეზღუდვა აქვს; მათ შორის უმთავრესია არასასურველი გვერდითი ეფექტები და ციტოკინური შტორმი. CAR T-უჯრედული თერაპია სოლიდურ / მყარ სიმსივნეებში წარმატებულ შედეგებს ვერ იძლევა; პრობლემებია ასევე პაციენტის საკუთარი T-უჯრედებით წარმოების ხანგრძლივობა და საკმარისი უჯრედების შეგროვების სირთულე. დონორის T-უჯრედებით ამ სირთულეების დაძლევა შესაძლებელია, თუმცა ამ მეთოდს ორგანოთა ფუნქციის დარღვევის გამომწვევი graft-versus-host დაავადების გამოწვევის რისკიც აქვს.

CAR NK-92 უჯრედების მაღალი ციტოტოქსიკურობა და ერთგვაროვანი უჯრედების მოკლე დროში დიდი რაოდენობით წარმოების შესაძლებლობა უმნიშვნელოვანესი უპირატესობებია.

ამასთანავე, ორგანიზმში CAR-T უჯრედებთან შედარებით ხანმოკლე სიცოცხლე შესაძლო გვერდით ეფექტებს ამცირებს.

ქვემოთ anti-CD19 CAR-NK თერაპიის მოქმედების მექანიზმი მარტივად არის შეჯამებული.

რა უპირატესობები აქვს CAR NK-92 უჯრედულ თერაპიას?

CAR NK-92 უჯრედული თერაპია მრავალი უპირატესობით CAR T-უჯრედულ თერაპიას უწევს კონკურენციას. ამ უპირატესობებს შორისაა;

1. CAR NK-92 უჯრედული თერაპია graft-versus-host დაავადებას არ იწვევს და უფრო ძლიერი ციტოტოქსიკური მოქმედება აქვს.
2. CAR NK-92 უჯრედებს შეუძლია პირდაპირ დაუმიზნოს სიმსივნეს და NK-92 უჯრედის აქტივაციით სამიზნე უჯრედი გაანადგუროს.
3. სიმსივნის ზედაპირზე სამიზნე ანტიგენის გაქრობის შემთხვევაშიც CAR NK-92 უჯრედები „გამააქტიურებელი რეცეპტორების“ წყალობით აქტიურობას ინარჩუნებს.
4. NK-92 უჯრედების ზედაპირზე „შემაკავებელი რეცეპტორები“ მცირე რაოდენობითაა გამოხატული; არსებული რეცეპტორების მოცილებაც NK-92 უჯრედებს სოლიდური სიმსივნეების მიმართ სხვა იმუნურ უჯრედებზე უფრო გამძლეს ხდის.
5. უკვდავ NK-92 უჯრედებს სტაბილური ფენოტიპი / გარეგნობა აქვს და ლაბორატორიაში დიდხანს შეიძლება გამრავლდეს.
6. CAR T-უჯრედული თერაპიისთვის საჭირო T-უჯრედები პაციენტის საკუთარი სისხლიდან უნდა შეგროვდეს. თუმცა პრობლემებს შორისაა მათი არასაკმარისი რაოდენობა ან ისეთი დარღვევები, რომელთა გამოც სიმსივნის უჯრედებს სათანადოდ ვერ ამოიცნობს. ამავდროულად პაციენტისგან ერთ ჯერზე მხოლოდ 1 დოზა CAR-T შეიძლება წარმოიქმნას, რაც ხარჯებს ზრდის. NK-უჯრედებისთვის მსგავსი შეზღუდვა არ არსებობს. დონორისგან შეგროვებული NK-უჯრედებიც შეიძლება CAR-NK თერაპიისთვის გამოიყენონ.

ქვემოთ ნაჩვენებია კიბოს კლინიკური კვლევები, რომლებშიც CAR NK-უჯრედული თერაპია გამოიცადა:

რა სირთულეები აქვს CAR NK-92 უჯრედულ თერაპიას?

სიმსივნის საწინააღმდეგო ეფექტიანი თვისებების მიუხედავად, ჯერ კიდევ არსებობს გადასაჭრელი პრობლემები:

• NK-92 ხაზი ავთვისებიანი არაჰოჯკინის ლიმფომის მქონე პაციენტებისგან იქნა მიღებული. ამან შესაძლოა მეორეული სიმსივნის წარმოქმნა გამოიწვიოს. ამავდროულად NK-92 უჯრედების გადატანის შემდეგ შეიძლება Epstein-Barr ვირუსისადმი მგრძნობელობა გამოიწვიოს. ამიტომ უსაფრთხოების გასაზრდელად კლინიკურ გამოყენებამდე დასხივებით შესაძლო გვერდითი ეფექტები უნდა აიცილონ. კვლევების მიხედვით, დასხივების შემდეგაც NK-92 უჯრედები გამრავლებისა და მკვლელ თვისებებს ინარჩუნებს.
• მაღალი დოზით დასხივების შედეგად NK-92 უჯრედების ნახევარსიცოცხლე მცირდება. ამას სიმსივნის საწინააღმდეგო თვისებების დაქვეითება მოჰყვება. თავიდან ასაცილებლად შეიძლება CAR NK-92-ის ერთზე მეტი ინექცია გახდეს საჭირო.
• NK-უჯრედებში CAR-ის ექსპრესიის დასაწყებად ყველაზე ხშირად ვირუსულ ვექტორებზე დაფუძნებული გენეტიკური მოდიფიკაციის ტექნიკას იყენებენ. ამ მიზნით სხვადასხვა ვექტორი შეიძლება გამოიყენონ. მიზანია CAR-ის ექსპრესიის უზრუნველმყოფელი გენეტიკური ინფორმაციის NK-უჯრედში მოთავსება. თუმცა ამას უარყოფითი მხარეებიც შეიძლება ჰქონდეს. მაგალითად, ვექტორების ღირებულება შეიძლება მაღალი იყოს, წარმოების ციკლი კი — ხანგრძლივი და რთული. ასევე გარანტირებული არ არის, რომ ვექტორი სასურველ გენეტიკურ ინფორმაციას სასურველ უბანში ჩასვამს. ამან ნორმალური გენები შეიძლება დააზიანოს და არანორმალური უჯრედული ციკლები დაიწყოს. ამ პრობლემების აღმოსაფხვრელად ბოლო წლებში გამოყენებული მეთოდია CRISPR-Cas9 სისტემა.
• CAR NK-92 უჯრედები სიმსივნეზე არსებულ სპეციფიკურ ანტიგენს უმიზნებს და შეტევაზე გადადის. თუმცა თუ ეს ანტიგენები ჯანმრთელ უჯრედებშიც გამოიყოფა, არასასურველი ტოქსიკური ეფექტები შეიძლება განვითარდეს. ამიტომ მკურნალობის უსაფრთხო საზღვრებში შესანარჩუნებლად მისაღები დოზის ოდენობას ყურადღება უნდა მიექცეს.
• ორგანიზმის პირობებში სიცოცხლის მოკლე ხანგრძლივობა CAR NK-უჯრედებით მკურნალობას ზღუდავს. ბოლო კვლევების შედეგები მიანიშნებს, რომ მეხსიერების NK-უჯრედები ხანგრძლივი სიცოცხლისა და ხანგრძლივი აქტივობის გამო CAR NK ადოპტიური უჯრედული თერაპიისთვის შესაძლოა უფრო შესაფერისი იყოს.