Chimeric antigen receptor engineered stem cells: a novel HIV therapy

رسپتور CAR، یک رسپتور هیبرید شامل یک دومین اتصال آنتی‌ژن (در بخش خارج سلول) و یک دومین تحریک داخل سلولی رسپتور TCR (معمولا CD3ζ) است. دومین اتصال به هدف، اغلب از یک scFV (تک زنجیره قطعه متغیر آنتی‌بادی) مشتق از مونوکلونال آنتی‌بادی گرفته شده است اما همیشه از scFV به عنوان دومین اتصال به هدف استفاده نمی‌شود مثلا از ملکول CD4 به عنوان رسپتور اولیه برای پروتئین پوششی HIV (gp120) استفاده می‌شود.

امروزه سه نسل از رسپتورهای CAR در حال پیشرفت است. نسل اول شامل scFV به عنوان دومین شناسایی کننده آنتی‌ژن در بخش خارج سلول و CD3ζ به عنوان دومین داخل سلولی است. حضور یک ملکول کمک تحریکی، مانند CD28 و CD137 نسل دوم این رسپتورها را ایجاد می‌کنند و در نسل سوم این رسپتورها بیش از یک ملکول کمک محرک در بخش داخل سلولی رسپتور وجود دارد. اثر ضد ویروسی رسپتورهای ضد HIV نسل 2 و 3 در کارازمایی های بالینی در حال بررسی می‌باشد.

شکل 1) طراحی رسپتورهای CAR

یکی از مهم ترین مزایای استفاده از رسپتورهای CAR، توانایی فعال شدن و افزایش قدرت کشندگی سلول T بیان کننده این رسپتورها به شکل مستقل از MHC است. بنابراین میزان مکانیسم های فرار مانند کاهش بیان MHCI (که توسط سلول های سرطانی و سلول های آلوده به HIV رخ می‌دهد) کاهش می‌یابد.

اضافه کردن ملکول‌های کمک محرک در طراحی CARs، موجب بهبود کارایی رسپتورهای بیان شده روی سلول های T می‌شود. استفاده از زیرگروه های خاطره یا اجرایی Tسل های اختصاصی موجب بهبود توانایی تکثیر و کارایی می‌گردد.

CARs T cell therapy برای عفونت HIV:

پیشرفت رسپتورهای CAR برای HIV اولین بار بیست سال قبل گزارش شد. در این مطالعه ابتدا دو گروه متفاوت CAR را ساخته و شناسنامه دار کردند. یکی شامل scFV مشتق از Mab ضد gp41 و دیگری شامل دومین خارج سلولی و داخل غشایی رسپتور CD4 متصل به زنجیره CD3ζ بود. به دنبال اتصال به پروتئین پوششی، این رسپتور قادر به تحریک فعالیت T سل، تکثیر و تولید سایتوکاین هستند. در طی کارازمایی بالینی با بررسی اثر سلول های CD4ζ CAR T cell در بیماران با وایرمیا فعال و یا در بیمارانی که ART دریافت می‌کنند، مشخص گردید که، درمان با این سلول ها کمترین میزان toxicity و یا عوارض جانبی  را دارد. همچنین این سلول ها موجب افزایش نیمه عمر بیماران می‌گردد.  بیان CD4ζ CAR T cell بر روی سلول های T فعال شده، موجب افزایش حساسیت این سلول ها به عفونت HIV و در نهایت حذف آنها با واسطه ویروس می‌گردد. این امر یکی از دلایل محدودیت کارایی بالینی مشاهده شده در این مطالعه است. یک استراتژی برای حل این مشکل، عوامل ضد HIV برای محافظت سلول های CD4ζ CAR T cell می‌باشد. مثلا استفاده از shRNA ضد HIV موجب مهار بیان CCR5 در سطح سلول T و در نتیجه محافظت در مقابل ویروس های R5 tropic می‌شود. استراتژی دیگر برای جلوگیری از آلودگی سلول T، تغیی قسمت شناسایی انتی‌ژن از ملکول CAR است.

Stem cell based CAR therapy برای بازیابی ایمنی ضد HIV:

درمان بر مبنا HSC، یک جایگزین امیدبخش و درمانی طولانی مدت برای عفونت HIV است. بعد از انجام پیوند موفقیت آمیز، HSC های اصلاح شده می‌توانند موجب تولید مداوم و پایدار سلول های اصلاح ژنتیک شده، شوند.

همراهی دو دیدگاه مختلف و درمان برمبنا HSC، موجب هدف قرار گرفتن و حذف ویروس HIV می‌گردد. دیدگاه اول موجب تغییر در تکامل سلول های ایمنی برای تولید سلول های مقاوم به عفونت HIV می‌شود و دید گاه دیگر، سلول های آلوده به HIV را هدف قرار داده و از بین می‌برد.

هماتوپوئتیک استم سل های اصلاح شده که بیان CCR5 در سطح آنها دچار اختلال شده است، موجب مهار عفونت HIV/SIV می‌شوند. بعد از پیوند، HSC های اصلاح شده به رده های مختلف از جمله TCD4+ و TCD8+ تمایز می‌یابند که در سطح آنها میزان بیان CCR5 کاهش یافته و یا اصلا بیان نمی‌شود. بنابراین این سلول ها به R5 tropic HIV virus مقاوم می‌شوند.

پیوند اتولوگ این HSC ها موجب کاهش و یا کنترل تکثیر ویروس HIV1 به همراه انتخاب و گسترش سلول های مقاوم به HIV در مدل موشی الوده شده با HIV انسانی می‌شود.

اخیرا مشخص شده است که ایمنی ضد HIV میتواند از HSC های اصلاح شده با CD4ζ CAR T cell و shRNA برعلیه CCR5 و HIV-1 LTR (Triple CD4ζ CAR ) ایجاد گردد.

بعد از پیوند موفقیت آمیز، استم سل های اصلاح شده با Triple CD4ζ CAR در مدل موشی آلوده شده با HIV انسانی، این سلول به رده های مختلف از جمله TCD4، TCD8، NK، mon و B سل تمایز می‌یابند. سلول های Triple CD4ζ CAR بکر حاصل از تمایز HSCهای اصلاح شده، سلول های عملکردی و مقاوم به عفونت HIV هستند. به دنبال فعال شدن، این سلول ها تکثیر یافته و موجب سرکوب عفونت HIV در in vivo و تکامل سلول های T خاطره و اجرایی می شود.

نتیجه گیری:

 حضور ذخایر HIV علی رغم درمان طولانی مدت با ART، به عنوان یک سد بزرگ برای درمان عفونت عفونت HIV عمل می‌کند. درمان با CAR T cells یک راه موثر برای ریشه کن کردن سلول های آلوده با HIV می‌باشد. به طور خلاصه درمان با CAR T cells به عنوان یک دیدگاه امیدبخش و جدید برای درمان HIV و القا ایمنی ضد HIV مطرح شده است.

پایان