Нокаут CD5 повышает эффективность CAR T-терапии

CAR Т-терапия показала хорошие результаты при раках крови, но при солидных опухолях эффективность этого подхода снижена. Более того, многие пациенты испытывают рецидивы посте CAR T-терапии. Проблемы терапии включают в себя недостаточную активацию Т-лимфоцитов и их низкую выживаемость в организме пациента. Для повышения эффективности CAR Т-клеток международная группа ученых удалила в них мембранный белок CD5. Он выполняет роль иммунного чекпоинта и может подавлять активацию Т-лимфоцитов.

Изначально авторы получили CAR T-клетки, направленные против CD5 — мишени на Т-лимфоцитах при Т-клеточной лимфоме. Так как CD5 экспрессируется не только на опухолевых клетках, но и на самих CAR Т-клетках, в результате терапии они тоже погибали, что приводило к снижению ее эффективности. Чтобы избежать этого, исследователи получили CAR Т-клетки, направленные против CD5, но с нокаутом CD5: в таком случае они бы убивали только опухолевые клетки. Однако при этом авторы столкнулись с неожиданным эффектом: нокаут CD5 также улучшил рост клеток, сами CAR Т-клетки имели менее дифференцированный («наивный») фенотип и экспрессировали меньше маркеров истощения (например, PD-1 и LAG-3). Анти-CD5 Т-клетки с нокаутом CD5 эффективно уничтожали CD5+ клетки Т-клеточной лимфомы как in vitro, так и in vivo. При этом такие CAR Т-клетки дольше персистировали в организме лабораторных животных.

Получив предварительные результаты, ученые решили проверить, как нокаут CD5 скажется на CAR Т-клетках, направленных против других белков. Делеция CD5 значительно повысила эффективность анти-CD19 CAR Т-клеток при терапии B-клеточного лимфобластного лейкоза. С их помощью ученые повысили выживаемость мышей с ксенографтами опухолей, а сами CAR Т-клетки дольше находились в периферической крови животных. Кроме того, у них появилась иммунологическая память: мышам во время ремиссии после терапии CAR Т-клетками с нокаутом CD5 не удавалось снова подсадить опухоль; такого эффекта не наблюдалось при использовании обычных CAR Т-клеток.

Аналогичные результаты CAR Т-клетки с нокаутом CD5 показали и на других моделях рака крови и солидных опухолей. В частности, исследователи проверяли анти-CD30 CAR Т-клетки против лимфомы Ходжкина, анти-мезотелин CAR Т-клетки против протоковой аденокарциномы поджелудочной железы и анти-HER2 CAR Т-клетки против HER2+ рака простаты.

CD5 ингибирует активацию Т-клеток, рекрутируя к мембране белки SHP1, CBL-B, CBL и т.д., которые снижают экспрессию и активность фосфолипазы C–γ. Этот белок играет важную роль в передаче сигналов в клетке и участвует в активации NF-κB и других транскрипционных факторов. Следовательно, нокаут CD5 должен был привести к активации фосфолипазы C–γ. Действительно, при анализе транскриптома анти-CD5 CAR Т-клеток с нокаутом CD5 ученые выяснили, что в этих клетках были активны пути, для которых была необходима активация фосфолипазы C–γ, в том числе путь MAPK/ERK, стимулирующий пролиферацию клеток.

Ученые также провели секвенирование РНК единичных клеток (scRNA-seq), проанализировав анти-CD19 CAR Т-клетки с нокаутом CD5. В этих клетках была повышена экспрессия генов, характерных для цитотоксических Т-клеток, в том числе они активнее вырабатывали интерферон-γ и хемокины.

Так как CD5 может отрицательно регулировать активацию Т-клеток за счет рекрутирования к мембране белка SHP1, ученые также получили CAR Т-клетки с нокаутом по этому белку. Однако Т-лимфоциты с нокаутом по CD5 оказались более эффективными, а при двойном нокауте по CD5 и SHP1 никаких значимых улучшений не наблюдалось, что подтвердило ключевое значение именно CD5.

Работу CAR Т-клеток с нокаутом CD5 также проверили на иммунокомпетентной мышиной модели. В этом случае животному подсаживали мышиную клеточную линию лимфомы и использовали мышиные гомологи CD5 и других белков. В этом эксперименте нокаут CD5 в CAR Т-клетках также способствовал повышению выживаемости животных даже при функционировании иммунной системы и сохранении опухолевого микроокружения, подавляющего иммунитет.

CD5 можно назвать иммунным чекпоинтом, так как этот белок регулирует активацию Т-клеток. Еще одним иммунным чекпоинтом является PD-1. Исследователи получили анти-CD19 CAR Т-клетки с нокаутом PD-1 для лечения B-клеточной лимфомы и сравнили с такими же Т-клетками, но с нокаутом CD5. В больших дозах (1*10⁶ клеток) эффективность терапии повышалась одинаково по сравнению с контролем. Однако в малых дозах (0,35*10⁶ клеток) только CAR Т-клетки с нокаутом CD5 проявляли противоопухолевое действие, повышали выживаемость животных и дольше персистировали в их организме. В случае с солидной опухолью (протоковая аденокарцинома поджелудочной железы) анти-мезотелин CAR Т-клетки с нокаутом CD5 также были значительно эффективнее, чем такие же клетки с нокаутом PD-1.

Исследователи отметили, что нокаут CD5 в CAR Т-клетках не приводит к значимым токсическим эффектам. Такие Т-клетки не склонны к неконтролируемому росту и неспецифическому повреждению тканей организма.

Авторы показали, что полученные результаты потенциально можно применить при терапии людей. Проанализировав базу данных The Gancer Genome Atlas, в которой хранятся данные РНК-секвенирования биопсий пациентов с разными типами онкологических заболеваний, ученые выявили закономерность между отношением экспрессий CD5 и CD3ε (для нормализации T-клеточной инфильтрации) и общей выживаемостью пациентов. Если соотношение CD5/CD3ε было низким, то выживаемость повышалась, как и при использовании ингибитора PD-1. Такая корреляция наблюдалась для трети типов рака, представленных в базе данных, в том числе для меланомы.

Ученые также проанализировали данные scRNA-seq, полученных от 13 пациентов с неходжкинской лимфомой, которых лечили анти-CD19 CAR Т-терапией. Оказалось, что у пациентов, у которых не наблюдалось ответа на терапию, была повышена экспрессия CD5 по сравнению с теми пациентами, у которых был полный ответ. Это также указало на то, что сниженная экспрессия CD5 повышает эффективность CAR Т-терапии.

В дальнейшем исследователи планируют провести фазу 1 клинических испытаний анти-CD5 CAR Т-клеток с нокаутом CD5 для лечения рецидивирующих CD5+ Т-клеточных лимфом. Они разработали особый протокол, который позволяет сократить время производства CAR Т-клеток с 15 дней до 5.

В редких случаях терапия CAR-T клетками может способствовать развитию T-клеточной лимфомы