CAR NK: o nouă eră în tratamentul cancerului cu celule imunitare ucigașe naturale

Terapiile obținute prin modificarea celulelor T, numite CAR T , au primit aprobarea pentru prima dată în 2017 pentru leucemie și limfom de la Administrația pentru Alimente și Medicamente din SUA (FDA), deschizând o nouă eră a imunoterapiei celulare în tratamentul cancerului. Acum avem în față un nou medicament anticancer viu, mai eficient și cu mai puține reacții adverse: terapia cu celule CAR NK.

Celulele „ucigașe naturale” ale sistemului imunitar (narutal killer = NK) reprezintă o grupă de celule ale imunității înnăscute, descoperită pentru prima dată la șoareci în 1975. Celulele NK au diferiți receptori pe suprafața celulară și o distribuție variată în țesuturile sănătoase, însă majoritatea se află în sânge, ficat, splină și măduva osoasă. O mică parte se găsește și în ganglionii limfatici. Celulele NK se află în prima linie de protecție a organismului împotriva agenților patogeni. Când celulele normale ale corpului sunt invadate de un virus, ele se activează rapid și produc răspunsuri protectoare fără a necesita o întâlnire anterioară cu acesta.

Progresele tehnologice și studiile din ultimii ani ne ajută să înțelegem mai bine imunologia tumorală / relația cu sistemul imunitar. Studiile asupra celulelor NK sunt de mare interes pentru cercetători. S-a descoperit că celulele NK obținute din diverse surse, precum măduva osoasă a unui donator, celule stem embrionare umane, celule stem pluripotente induse, sânge periferic și sânge din cordonul ombilical, și transferate pacientului produc răspunsuri antitumorale mai puternice. Însă izolarea și multiplicarea acestor celule în laborator sunt extrem de dificile. Datorită tehnologiei de clonare celulară au fost create linii NK consistente, cu aceleași caracteristici, de puritate înaltă și funcționale: KHYG-1, NK-92, NKL, NKG și YT. Aceste linii au facilitat experimentele la scară mare. Modificarea liniei NK-92 cu CAR (chimeric antigen receptor — receptor antigenic himeric), care i-a conferit proprietăți antitumorale puternice, a deschis calea utilizării sale clinice.

Deși celulele NK exprimă diferiți biomarkeri pe suprafață, markerii CD56 și CD16 sunt cei mai remarcabili. În funcție de intensitatea exprimării CD56 și CD16, celulele NK se împart în două grupe: CD56bright și CD56dim.

Celulele NK CD56dim sunt complet mature și reprezintă aproximativ 90% dintre celulele NK din sânge. Acest grup, responsabil pentru răspunsul citotoxic / de distrugere a celulelor, participă la citotoxicitatea celulară dependentă de anticorpi. În schimb, celulele NK CD56bright sunt un grup imatur, prezent predominant în țesuturi și în organele limfoide secundare. Celulele CD56bright exprimă foarte puțin CD16 pe suprafață. De aceea, principalul lor rol în răspunsul imun este secreția unor citokine precum interferonul (IFN)-gama, factorul de necroză tumorală (TNF)-alfa, factorul de stimulare a coloniilor de granulocite și macrofage (GMCS), IL-10 și IL-13.

Celulele NK recunosc elementele „străine” prin „receptorii NK activatori” și „receptorii NK inhibitori” de pe suprafața lor. Acești receptori recunosc molecula complexului major de histocompatibilitate I (MHC-I), prezentă pe suprafața tuturor celulelor nucleate ale organismului. Acest lucru indică faptul că celula întâlnită este sănătoasă, activează receptorul NK inhibitor și celulele NK nu distrug ținta.

Explicația imaginii de mai sus: a) Celulă proprie / prietenoasă: celula NK recunoaște molecula MHC-I de pe suprafața celulară și renunță la distrugerea celulei-țintă. b) Celulă cu absența semnalului propriu: celula-țintă nu exprimă MHC-I pe suprafață. În acest caz, celula NK primește semnale stimulatoare prin receptorii activatori și începe să o distrugă. c) Celulă stresată: când celula-țintă exprimă pe suprafață MHC-I modificat sau molecule induse de stres, este recunoscută și distrusă de celulele NK. d) Celulă străină organismului: celula-țintă exprimă MHC-I străin pe suprafață și stimulează mecanismele citotoxice ale celulelor NK. Astfel, celula-țintă este distrusă.

Când celulele sănătoase sunt invadate de un virus sau apare o tumoare, molecula MHC-I exprimată pe suprafață dispare. Astfel se activează receptorul activator al celulei NK, care distruge ținta prin trei căi diferite:

1. Calea perforină/granzimă: perforina stocată în veziculele celulelor NK este eliberată în exterior și crește permeabilitatea suprafeței celulei-țintă. Granzima eliberată ulterior provoacă apoptoză și duce la moartea celulei.
2. Calea Fas/FasL: unirea celor două molecule numite Fas și FasL transmite celulei-țintă un semnal de moarte, iar aceasta este distrusă prin apoptoză în câteva ore.
3. Calea citokinelor: prin citokinele secretate, precum TNF-alfa, celulele NK destabilizează lizozomii celulei-țintă. Astfel sunt eliberate enzime hidrolitice care îi fragmentează ADN-ul, iar celula este distrusă.

Celulele NK-92

Linia celulară NK-92 este singura linie NK aprobată de Administrația pentru Alimente și Medicamente din SUA (FDA) pentru utilizare în studii clinice de fază 1 și fază 2. NK-92 nu are aproape deloc „receptori inhibitori”, însă exprimă numeroși „receptori activatori”. Conținutul ridicat de perforină și granzimă indică, de asemenea, o activitate citotoxică extinsă.

Au fost efectuate numeroase studii cu linia celulară NK-92 pentru evaluarea eficacității sale în tratamentul cancerului. De exemplu, în studiile pe celule de leucemie și mielom s-a constatat că celulele NK-92 au un efect citotoxic puternic și le distrug eficient.

Receptorii antigenici himerici (CAR) și linia celulară NK-92

Deși terapia CAR T țintită împotriva CD19 a fost aprobată de FDA, metoda are numeroase limitări, în special reacțiile adverse nedorite și furtuna de citokine. Terapia CAR T nu dă rezultate favorabile în tumorile solide și prezintă dificultăți precum durata mare de producție din celulele T ale pacientului și colectarea dificilă a unui număr suficient de celule. Obținerea celulelor T de la un donator ar putea depăși aceste probleme, însă metoda prezintă și riscul bolii grefă-contra-gazdă, care provoacă disfuncții ale organelor.

Printre cele mai importante avantaje se numără citotoxicitatea ridicată a celulelor CAR NK-92 și posibilitatea de a produce rapid cantități mari de celule omogene.

De asemenea, faptul că supraviețuiesc mai puțin timp în organism decât celulele CAR-T reduce reacțiile adverse care ar putea apărea.

Mai jos este rezumat simplificat mecanismul de acțiune al terapiei CAR-NK anti-CD19.

Care sunt avantajele terapiei cu celule CAR NK-92?

Prin numeroasele sale avantaje, terapia CAR NK-92 concurează cu terapia CAR T. Printre acestea se numără:

1. Terapia CAR NK-92 nu provoacă boala grefă-contra-gazdă și are un efect citotoxic mai puternic.
2. Celulele CAR NK-92 pot ținti direct tumoarea și pot distruge celula-țintă prin activarea celulelor NK-92.
3. Chiar dacă antigenul vizat dispare de pe suprafața tumorii, celulele CAR NK-92 rămân active prin „receptorii activatori”.
4. „Receptorii inhibitori” sunt exprimați în proporție mică pe suprafața celulelor NK-92, iar eliminarea celor existenți face celulele NK-92 mai rezistente în tumorile solide decât alte celule imunitare.
5. Celulele NK-92 sunt nemuritoare, au un fenotip / aspect stabil și pot fi multiplicate mult timp în laborator.
6. Celulele T necesare terapiei CAR T trebuie colectate din sângele propriu al pacientului. Însă problemele întâlnite includ numărul insuficient de celule T sau anumite defecte ale acestora, care le fac incapabile să recunoască adecvat celulele tumorale. De asemenea, de la pacient se poate produce doar 1 doză de CAR-T la o singură recoltare, ceea ce crește costurile. Pentru celulele NK nu există o astfel de limitare: și celulele NK colectate de la un donator pot fi utilizate în terapia CAR-NK.

Mai jos puteți vedea studiile clinice oncologice în care a fost testată terapia cu celule CAR NK:

Care sunt dificultățile terapiei cu celule CAR NK-92?

Pe lângă proprietățile antitumorale eficiente, există în continuare probleme care trebuie rezolvate:

• Linia celulară NK-92 a fost obținută de la pacienți cu limfom malign non-Hodgkin. Acest lucru poate duce la apariția unei tumori secundare. De asemenea, după transferul celulelor NK-92 poate apărea susceptibilitate la virusul Epstein-Barr. De aceea, pentru creșterea siguranței, posibilele reacții adverse trebuie prevenite prin iradierea celulelor înainte de utilizarea clinică. Studiile arată că, și după expunerea la iradiere, celulele NK-92 continuă să își păstreze capacitatea de multiplicare și de distrugere.
• Expunerea la doze mari de iradiere scurtează timpul de înjumătățire al celulelor NK-92. Acest lucru reduce și proprietățile antitumorale. Pentru a preveni această situație, pot fi necesare mai multe injecții cu CAR NK-92.
• Metoda folosită cel mai frecvent pentru inducerea exprimării CAR în celulele NK este modificarea genetică prin vectori virali. Pot fi utilizați diferiți vectori, cu scopul de a integra în celula NK informația genetică necesară exprimării CAR. Însă metoda poate avea și dezavantaje: vectorii utilizați pot fi costisitori, iar ciclul de producție lung și complex. În plus, nu există garanția că informația genetică dorită va fi introdusă în regiunea dorită prin acești vectori. Acest lucru poate afecta genele normale și poate declanșa cicluri celulare anormale. Pentru depășirea acestor probleme, în ultimii ani a început să fie utilizat sistemul CRISPR-Cas9.
• Celulele CAR NK-92 atacă țintind un antigen specific de pe tumoare. Însă, dacă acești antigeni sunt exprimați și pe celulele sănătoase ale organismului, pot apărea efecte toxice nedorite. De aceea, trebuie acordată atenție dozei administrate pentru a menține tratamentul în limite sigure.
• Durata scurtă de viață în condițiile din organism limitează tratamentul cu celule CAR NK. Rezultatele celor mai recente studii sugerează că celulele NK cu memorie ar putea fi mai potrivite pentru terapia celulară adoptivă CAR NK, datorită supraviețuirii și activității lor mai îndelungate.