- مطالب علمی
Engineered T cells

حذف تصاویر و رنگ‌ها

Engineered T cells: the promise and challenges of cancer immunotherapy

سیستم ایمنی مسئول تشخیص خودی از غیرخودی جهت محافظت از ارگانیسم‌ها می باشد. مجموعه ای از پاسخ های ایمنی تهاجمی و سرکوب پاسخ ایمنی موجب گسترش محیط تومور می‌شود. ابزارهای ژنتیکی مدرن، این امکان را فراهم می‌آورد تا از طریق انتقال سلول های T مهندسی شده، یک پاسخ ایمنی ضد تومور به وجود آید. سلول های T مهندسی ژنتیک شده، که به آنها ) داروهای زنده) نیز گفته می شود; نمونه ای جدید از درمان های ضد سرطان می باشند. کارآزمایی های بالینی اخیر که با استفاده از سلول های T دستکاری شده با قدرت بیان رسپتورهای آنتی‌ژنی کایمریک (CARs) یا رسپتورهای مهندسی شده سلول T (TCRs) انجام شده است، نتیجه های بسیار خوبی بر روی بیماران با عود مجدد بدخیمی های هماتولوژیک نشان داده است.

کارآزمایی های بالینی اولیه‌ی استفاده از سلول های T مهندسی شده در سرطان بر مبنای بیان کلون های TCRs با دستکاری افینیتی آنها برای آنتی‌ژن های توموری بود. TCR توانایی شناسایی آنتی‌ژن‌های داخل سلولی و خارج سلولی ارائه شده بر روی MHC را داراست. همان طور که می دانیم تعداد زیادی از تومورها بیان MHC-I را در سطح خود کاهش می دهند. همچنین می توانند آنتی‌ژن های خود را از TCRs های مهندسی شده بر روی سلول T پنهان کنند. اخیرا رسپتورهای مصنوعی همانند CARs، برای افزایش ویژگی و اختصاصیت سلول های T جهت شناسایی آنتی‌ژن های توموری به کار می‌روند.

برخلاف TCRs های مهندسی شده، رسپتورهای CARs می توانند با ویژگی بالا، آنتی‌ژن های توموری را به شکل مستقل از MHC هدف قرار دهند. رسپتورهای CARs دارای سه بخش خارج سلولی، درون غشایی و داخل سلولی می‌باشد. بخش خارج سلولی آن شامل بخش های متغیر زنجیره سبک و سنگین آنتی بادی (VL و VH) و بخش داخل سلولی شامل ملکول های کمک محرک CD28، 4-1BB، CD27، CD134 به همراه دومین CD3ζ از کمپلکس TCR می باشد.

AWT IMAGE

کارآزمایی های بالینی انجام شده بر روی بدخیمی های سلول B:

معمول ترین نوع تومور که توسط سلول های T مهندسی شده هدف قرار می گیرد، بدخیمی های سلول B می باشد. گلیکوپروتئین خارج سلولی CD19، مهم ترین هدف سلول های B در درمان با سلول های T مهندسی شده است. CD19 اغلب بر روی تعداد زیادی سلول های B خوش خیم و بدخیم بیان می شود. تعداد زیادی از گروه های تحقیقاتی اعلام کردند که درصد پاسخ بیماران مبتلا به B-ALL به سلول های CART19 ( سلول های T مهندسی شده که رسپتور CAR بیان شده در سطح آنها،  CD19 را شناسایی می کند) حدود 80٪ می باشد همچنین تعداد زیادی از کارآزمایی های بالینی تأیید کردند که سلول های CART19 برای درمان لمفوماهای عود کننده حدود 80-50 ٪ مؤثر می باشند.

اگرچه CD19 به شکل اولیه در سطح سلول های B بیان می‌شود اما ممکن است این مارکر در سطح سلول های توموری کاهش و یا موتاسیون پیدا کند در نتیجه این سلول ها به درمان با CART19 مقاوم می‌شوند. مارکرهای جایگزین مانند CD20 و CD22 در سطح لمفوم های غیرهوچکین و B-ALL بیان می‌شوند.

علارغم امن بودن، CART20 (سلول های T مهندسی شده که رسپتور CAR بیان شده در سطح آنها، CD20 را شناسایی می کند) در کارآزمایی های اولیه در invivo شکست خورد زیرا در حدود هفته اول تا نهم بعد از تزریق، سلول های CART20 در داخل بدن قابل تشخیص نبودند. استفاده از دومین های هردو ملکول کمک محرک CD28 و 4-1BB موجب افزایش مقاومت و بقا CART20 در بدن بیماران مبتلا به لمفوما گردید. این سلول ها تا یکسال بعد از تزریق در بدن بیماران قابل تشخیص بود.

اطلاعات به دست آمده نشان دهنده این امر است که ظرفیت ضدتوموری CART22 مشابه سلول CART20 می‌باشد. چندین کارآزمایی بالینی بر مبنای CART22 درحال انجام است.

AWT IMAGE
در شکل پایین در سمت چپ، TCR های داخلی که در سطح سلول های T بیان می‌شود را مشاهده می‌فرمایید.

رسپتورهای ترانسژنیک TCR، سبب فراخوانی ملکول های سیگنالینگ پایین دست مانند LAT و ZAP-70 ، تقویت سیگنال و فعال شدن سلول T می‌شوند. TCR های داخلی و ترانسژنیک هر دو آنتی‌ژن های داخل سلولی عرضه شده بر روی کمپلکس MHC را شناسایی می‌کنند و برای فعال شدن سلول T به سیگنال ملکول های کمک محرک نیازمندند.

 رسپتورهای CAR شامل قطعات VL و VH از آنتی‌بادی بوده که به CD3ζ متصل می باشند. این رسپتور موجب تقویت و افزایش سیگنال فعال شدن سلول T می‌شود. رسپتورهای CARs آنتی‌ژن های سطح سلول توموری  به شکل مستقل از MHC شناسایی می‌کنند و بنابراین محدود به بافت نمی‌باشند.

AWT IMAGE

تومورهای Solid:

مونوکلونال آنتی‌بادی هایی که مستقیمأ بر علیه آنتی‌ژن های توموری solid عمل می‌کنند در کارآزمایی های بالینی اولیه نتایج امیدبخشی به همراه داشتند اما کارایی آنها به علت محدودیت نفوذ بافتی، کاهش یافت.

لمفوسیت های انفیلتره شده به محیط تومور (TILs) یک پاسخ ایمنی ضدتومور ایجاد می‌کنند اما سرکوب پاسخ ایمنی در محیط تومور از پاکسازی تومور توسط TILs جلوگیری می‌کند.

توانایی سلول های T دستکاری شده برای فعال سازی ترافیک سلولی در هر نقطه از بدن و غلبه بر تهاجم تومور، آنها را به عنوان یک پتانسیل منحصر به فرد برای حذف تومورهای توپر مطرح می‌کند. برای تولید سلول های T دستکاری شده بهتر است از مارکرهایی که کمتر در سطح سلول های طبیعی و نرمال بدن بیان می‌گردد، استفاده شود تا عوارض جانبی کمتری مشاهده گردد.

پروسه تولید سلول های T مهندسی شده با قدرت بیان CAR:

متعاقب خونگیری، از طریق لوکوفرزیس، لوکوسیت های موجود در خون جداسازی می‌شوند و به وسیله‌ی Counter flow centrifugal elutriation تقویت می‌شوند. لمفوسیت های تقویت شده در محیط کشت قرار می‌گیرند و با استفاده از سلول های عرضه کننده آنتی‌ژن مصنوعی (bead) تحریک می‌گردند. در مرحله بعد وکتورهای ویروسی اضافه می‌گردند. محیط کشت برای چند روز در بیوراکتور قرار گرفته و سپس حجمی از سلول های T شسته و تغلیظ می‌گردند. در مرحله آخر نمونه های کنترل کیفیت از آنها جدا می‌شوند. این محصول را می‌توان به شکل Cryopreserved نگهداری کرد. زمان تولید آنها به طور معمول 10-5 روز به طول می‌انجامد.

AWT IMAGE

تکنیک های دستکاری ژنتیکی جهت تولید CARs:

تکنیک های دستکاری ژنتیکی به کار رفته برای تولید سلول های T مهندسی شده، باید هر سه فاکتور مهم کارایی، امنیت و هزینه را در تعادل با هم حفظ کنند. به منظور کارایی بالا، پروتوکل هایی بر مبنای وکتورهای ویروسی، اغلب به عنوان متدی برای انتقال ژن به سلول های T استفاده می‌شوند.

  • وکتورهای ویروسی رتروویرال و لنتی‌ویرال هر دو قادرند ژن های با سایز متوسط را به ژنوم میزبان وارد کنند. وکتورهای لنتی‌ویرال نسبت به رتروویرال ارجحیت دارند چون این وکتورها، ژنوم را به سلول های اولیه انسان که درحال تقسیم نیستند وارد می‌کنند و در نتیجه ریسک انکوژنزیس کاهش می‌یابد.
  • DNA ترانسپوزون می‌تواند به شکل مؤثری برای ورود ژن ها به ژنوم میزبان مورد استفاده قرار گیرد.
  • تکنیک الکتروپوریشن به عنوان یک متد غیر ویروسی، می‌تواند به عنوان یک جایگزین و یا مکمل متدهای ویروسی مورد استفاده قرار گیرد. الکتروپوریشن اغلب می تواند ساختارهایی که نیاز به ورود به ژنوم میزبان را ندارند (همانند mRNA) را به درون سلول وارد کند. این امر موجب حذف ریسک انکوژنزیس می‌گردد.

انواع رسپتورهای آنتی‌ژنی کایمریک (CARs):

الف) T cells redirected for universal cytokine killing (TRUCK): در سطح این نوع سلول T مهندسی شده، CAR بیان می‌شود و به شکل همزمان سایتوکاین های ضد توموری مانند IL-12 بیان می‌شوند. بیان سایتوکاین می‌تواند به شکل دائمی و یا توسط فعالیت سلول T القا شود.

ب) Universal CAR: سلول T مهندسی شده، TCR و یا کمپلکس MHC را بیان نمی‌کند و بنابراین از رد پیوند و یا GVHD جلوگیری می کنند.

پ) Self-driving CAR: این سلول ها همزمان رسپتورهای کموکاینی و CAR را بیان می‌کند. این رسپتورهای کموکاینی به لیگاندهای توموری متصل شده و بنابراین لانه‌گزینی در محیط تومور را افزایش می‌دهد.

ت) Armoured CAR: سلول های T مهندسی شده حاوی این رسپتور به سرکوب ایمنی مقاوم می‌باشند زیرا این سلول ها ملکول های تنظیم کننده ایمنی مانند CTLA-4 و PD1 را بیان نمی کنند. و یا ممکن است به همراه این سلول ها مونوکلونال آنتی‌بادی های بلاک کننده سیگنال رسانی checkpoint ها تجویز می‌شود.

ث) Self-destruct CAR: این سلول ها اغلب ژن کد کننده CAR را به فرم mRNA و توسط تکنیک الکتروپوریشن دریافت می‌کنند.

ج) Conditional CAR: سلول های T حاوی این رسپتور به شکل پیش فرض بی‌پاسخ و یا خاموش می‌باشند تا زمانی که ملکول های کوچک اضافه شوند. که این ملکول ها قادرند سیگنال 1 و 2 را ایجاد کنند و CAR-T cell فعال می‌شود.

چ) Marked CAR: رسپتور CAR به همراه اپی‌توپ توموری در سطح سلول های T مهندسی شده بیان می‌شوند. مونوکلونال آنتی‌بادی های ضد اپی‌توپ توموری می‌توانند موجب سرکوب سلول های T دستکاری شده گردند. متعاقب درمان با این سلول ها در صورت بروز عوارض جانبی، با تزریق این مونوکلونال آنتی‌بادی ها، CAR-T cell ها حذف شده و نشانه ها بهبود می‌یابد.

ح) Tandem CAR: این سلول ها دو قطعه متغیر (FV) با افینیتی متفاوت متصل به هم را بیان می‌کنند. این دو قطعه به ملکول های کمک محرک داخل سلولی و بخش CD3ζ متصل می‌باشند.

خ) Dual CAR: سلول T مهندسی شده، دو رسپتور CAR جدا از هم و با لیگاند متفاوت را بیان می‌کنند.یک CAR فقط شامل بخش CD3ζ و CAR دیگر شامل دومین ملکول های کمک محرک می‌باشد. جهت فعال سازی این CAR-T cell لازم است که هر دو لیگاند هدف در سطح تومور بیان شود.

د) Safety CAR: این سلول ها نیز دو نوع CAR بیان می‌کنند. CAR اول شامل قطعه FV متصل به یک دومین داخل سلولی مهاری مانند CTLA4 و یا PD1 می‌باشد. CAR دوم همان CAR استاندارد می‌باشد. زمانی سلول T مهندسی شده فعال می‌گردد که لیگاند هدف CAR استاندارد بیان شود اما لیگاند Safety CAR بیان نشود.

AWT IMAGE

مزایای استفاده از سلول های T مهندسی شده:

سلول های T دستکاری شده، توانایی قرار گرفتن در موقعیت هدف را دارند. که این امر جهت افزایش کارایی کلینیکی به خصوص زمانی که solid tumor ها مورد هدف می‌باشند، بسیار مهم است. مسیر تجویز و ترافیک سلولی مؤثر به محل تومور نقش بسیار مهمی جهت دستیابی سلول ها به بافت هدف دارد. اگرچه سلول T می‌تواند به همه‌ی قسمت ها همانند مکان های امن بدن مهاجرت کند ، تجمع سلول های T مهندسی شده ممکن است به وسیله تجویز موضعی افزایش یابد. در تعدادی از مدل های مبتلا به تومور  solid ، تزریق موضعی CAR-T cells موجب تجمع مناسب این سلول ها در محیط تومور و کنترل رشد آن گردید.

سلول های CAR-T cell ممکن است توانایی بیان رسپتورهای کموکاینی جهت مهاجرت بیشتر در بافت های تومور را دارا باشند.

بدخیمی ها ممکن است به دنبال درمان با CAR-T cell ، از طریق فرار و یا سرکوب پاسخ های ایمنی در محیط تومور مجددا عود کنند. مثلا موتاسیون های مختلف در CD19 و برش های متفاوت می تواند موجب ALL های مقاوم به درمان با CART19 گردد. جهت جلوگیری از مقاومت تومور از درمان ترکیبی CART123 و CART19 استفاده می‌شود. در نتیجه از فرار تومورهای CD19- موتاسیون یافته جلوگیری می‌کند.

آینده ایمنوتراپی سرطان:

داروهای هدف قرار دهنده کینازها و آنتی‌بادی های بلاک کننده checkpoint ها موجب افزایش بقا بیماران مبتلا به سرطان می‌گردد. در تضاد با این درمان ها، درمان از طریق انتقال سلول های T مهندسی شده دارای دو ویژگی خاص می‌باشد که محدودیت های  ناشی از داروهای هدف قرار دهنده کینازها و آنتی‌بادی های بلاک کننده checkpoint ها را برطرف می‌کند.

الف) سلول های T مهندسی شده، فقط نیازمند یک بار تزریق برای مشاهده اثرات مداوم درمانی آن می‌باشد.

ب) تقریبا همه‌ی بیماران مبتلا به ALL ( بیش از 90٪) به درمان با CAR-T cells پاسخ دادند. این میزان پاسخ قبلا در هیچ یک از درمان های سرطان مشاهده نشده است.

پایان

نشانی مطلب در وبگاه :
http://isiaonline.org/find.php?item=1.192.28.fa
برگشت به اصل مطلب