Имплант с CAR-T клетками повысил их эффективность против B-клеточной лимфомы у мышей

На протяжении многих лет для лечения большинства видов онкозаболеваний использовали стандартные подходы, такие как хирургическое удаление опухоли, лучевая терапия или химиотерапия. Не так давно этот список дополнила иммунотерапия — тип лечения, при котором для борьбы с заболеванием используют резервы иммунной системы пациента. Повышению значимости иммунотерапии способствовала разработка  CAR-модифицированных T-клеток, нацеленных на раковые антигены. Собственные иммунные клетки пациента перепрограммируют за пределами его тела, чтобы у них появился химерный рецептор антигена (Chimeric antigen receptor — CAR), позволяющий охотиться на раковые клетки и разрушать их.

В частности, оказалась весьма успешной CAR-T терапия, например, лимфоидных новообразований В-клеточной природы. Однако у нее есть серьезные ограничения — недостаточная длительность, высокая стоимость и трудоемкость производства клеток ex vivo. Также существуют риски получения клеточных продуктов с гетерогенным составом, что снижает эффективность терапии. Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые из Университета штата Северная Каролина и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США) создали уникальную методику производства CAR-модифицированных T-клеток in vivo — MASTER.

MASTER (Multifunctional Alginate Scaffolds for T-cell Engineering and Release) — это биосовместимый пористый материал из модифицированного альгината, впитывающий подобно губке наносимые на него наивные T-клетки пациента. В порах материала иммобилизованы антитела против рецепторов CD3 и CD28, обеспечивающие активацию этих клеток. Как только Т-клетки активируются, к ним добавляют гамма-ретровирусные частицы, несущие раковый антиген — таким образом происходит их перепрограммирование в CAR-T-клетки, нацеленные на борьбу с конкретным типом рака. Клетки также подвергают воздействию интерлейкинов, чтобы усилить их пролиферацию, после чего имплантируют MASTER в организм пациента.

Эффективность методики исследователи оценивали на мышах с B-клеточной лимфомой. Испытуемых животных разделили на две группы: мышей, получавших CAR-T-клетки с помощью MASTER, и мышей, получавших внутривенно CAR-T-клетки, созданные ex vivo. Эти две группы сравнивали с контрольной, получавшей необученные против лимфомы Т-клетки.

Через четыре недели после внедрения импланта ученые провели гистопатологическую оценку окружающих его тканей и биохимический анализ крови. Имплантация MASTER не вызвала значительных изменений.

В отдельной серии экспериментов in vitro проверили, могут ли ретровирусы, содержащиеся в импланте, трансдуцировать окружающие клетки пациента. Эту проверку проводили на культуре фибробластов — когда MASTER засеивали только вирусными частицами, несущими ген зеленого флуоресцентного белка (GFP), в фибробластах обнаруживали до 30% экспрессии GFP. Но когда помимо вирусных частиц в MASTER вводили мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC), «утечки» вируса в окружающие клетки не происходило. Это позволило сделать выводы о том, что вирус трансдуцирует клетки только в непосредственной близости.

Подавление B-клеточной лимфомы в эксперименте было достигнуто: опухоли быстро росли у мышей, получавших контрольные нетрансдуцированные клетки, тогда как CAR-T-клетки, продуцируемые MASTER, и обычные CAR-T-клетки, вводимые внутривенно, в равной степени контролировали прогрессирование опухоли до 45-го дня без значительных изменений массы тела. Через 100 дней после внутривенного введения 4 млн CAR-T-клеток, полученных традиционным способом, наблюдалась 16,6%-ная безопухолевая выживаемость. Имплантация MASTER с 2 млн CAR-T-клеток увеличивала этот показатель до 50%.

Повышение противораковой эффективности было отмечено и в долгосрочной перспективе, когда у мышей начинались рецидивы лимфомы. Через 29 дней после первой ксенотрансплантации животные получали дополнительную дозу опухолевых клеток. В группе MASTER на протяжении 30 дней после этого не случилось рецидивов, тогда как у мышей, которым внутривенно вводили обычные CAR-T-клетки, в течение двух недель после повторной процедуры наблюдался значительный рост опухоли.

Преимущество MASTER может быть связано с двумя факторами. Во-первых, MASTER обеспечивает своего рода депо клеток, имплант высвобождает их постоянно. Во-вторых, поскольку CAR-T-клетки, генерируемые MASTER, не требуют наращивания популяции ex vivo, их клеточная популяция включает значительно больше Т-клеток памяти.

Важнейшее преимущество методики MASTER — значительное сокращение времени от получения Т-клеток до их терапевтического применения. «Обычно требуется не менее двух недель, чтобы создать CAR-T-клетки из наивных Т-клеток для клинического использования,— комментирует руководитель работы Евгений Брудно. — Мы смогли ввести MASTER мышам уже в течение нескольких часов после выделения наивных Т-клеток». Предполагается, что в будущем это позволит добиться ремиссии у пациентов в более сжатые сроки.