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Novas terapias adotivas com células T – nas quais as células T, os caçadores naturais do sistema imunológico que patrulham o corpo em busca de adversários estranhos, são recuperadas de pacientes com câncer, supercarregadas e amplificadas fora do corpo e depois infundidas de volta no mesmo paciente – – estão mudando as perspectivas dos pacientes com câncer. Desde 2017, quando as células CAR (receptor de antígeno quimérico)-T foram aprovadas como as primeiras células terapêuticas modificadas pela Federal Drug Administration (FDA) para tratar a leucemia, cinco produtos similares foram aprovados e mais de 20.000 pessoas foram tratadas com esta imunoterapia revolucionária.
As células CAR-T são projetadas para transportar moléculas receptoras sintéticas que abrangem a membrana que usam sua porção externa para se ligar a antígenos nas células cancerígenas, às quais sua porção interna responde ativando um poderoso programa de destruição de células tumorais. No entanto, nem todos os pacientes respondem igualmente bem às terapias com células CAR-T, e os imunologistas do câncer têm tentado descobrir o que os faz funcionar bem ou falhar. Apesar de uma compreensão crescente das diferenças entre as células T de pacientes com câncer e as células T de indivíduos saudáveis, essas percepções não foram levadas em consideração nos processos de fabricação de células CAR-T. Todos os processos usam um tipo semelhante de estimulação com agonistas específicos de células T e citocinas imunoestimulantes gerais para criar produtos de células CAR-T infusíveis, independentemente das variações no fenótipo das células T originais.
Agora, uma colaboração entre bioengenheiros do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering da Harvard University e da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), liderada por David Mooney, Ph.D. e imunologistas do câncer no Dana-Farber Cancer Institute (DFCI), liderados por Catherine Wu, MD, Ph.D. demonstrou que a personalização da estimulação de células CAR-T durante a fabricação pode aumentar significativamente a consistência e a potência dos produtos de células CAR-T resultantes. Usando andaimes de células apresentadoras de antígenos artificiais (APC-ms), a equipe foi capaz de ajustar os níveis de estimulação de células T para corresponder ao fenótipo de células T obtidas de pacientes com leucemia e melhorou significativamente seus ex vivo e na Vivo habilidades de eliminação de tumores. As descobertas são publicadas em Natureza Comunicações.
“Mostramos que os produtos de células CAR-T feitos de células T derivadas de pacientes com câncer são geralmente menos funcionais do que os produtos de células CAR-T derivados de indivíduos saudáveis”, disse Mooney, membro fundador do corpo docente do Wyss Core. “Combinar a dose de estimulação do antígeno da célula CAR-T com o fenótipo das células T dos pacientes usando uma abordagem de biomateriais controláveis com precisão que imita de perto a apresentação do antígeno natural pode melhorar significativamente sua função. Essa abordagem pode personalizar ainda mais a terapia com células CAR-T e remover um inadequação existente da fabricação atual de células T.” Mooney também é Robert P. Pinkas Family Professor of Bioengineering na SEAS, e líder do NIH-financiado Immunomaterials to Improve Immunotherapy (i3) Centro coordenado no Instituto Wyss. Este projeto foi concebido no Centro, e Wu é um de seus Pesquisadores Principais.
Cortando as chaves para terapias CAR-T personalizadas
A equipe investigou os fenótipos das células T que isolaram de amostras obtidas de pacientes que sofrem de leucemia linfoblástica aguda (ALL) e leucemia linfoblástica crônica (CLL), bem como de doadores saudáveis. Em seguida, eles utilizaram APC-ms para fornecer às células T diferentes doses de estimulação do antígeno anti-CD3/anti-CD28 e, assim, criaram uma biblioteca de células CAR-T. Todos os produtos de células CAR-T contidos na biblioteca foram novamente testados quanto a diferenças funcionais, incluindo sua capacidade de matar células cancerígenas em vitro. Os pesquisadores compararam diretamente sua abordagem com uma que é comumente usada na fabricação de células CAR-T, que apresenta os mesmos antígenos em grânulos magnéticos rígidos (Dynabeads) para células T.
Uma descoberta importante foi que as células T dos pacientes com câncer foram superestimuladas com muito mais facilidade em doses de antígeno comumente usadas durante a fabricação de células CAR-T do que as células T “saudáveis”. Isso os fez perder sua funcionalidade, ou ficar mais “exaustos”, como dizem os imunologistas, e diminuiu sua capacidade de proliferação. As células CAR-T não só precisam ser transformadas em um estado funcional, mas também amplificadas aos milhões para serem capazes de eliminar células tumorais e metástases em todo o corpo.
“Ao explorar uma faixa precisa e estreita de doses de estimulação possibilitadas pelo APC-ms, mostramos que existe algo como um ‘ponto ideal’ personalizado para células T derivadas do paciente que maximiza a funcionalidade e a amplificação, que é, em média, menor do que as doses usuais”, disse o primeiro autor David Zhang, que é aluno de pós-graduação da equipe de Mooney. “A abordagem APC-ms funciona muito mais naturalmente do que Dynabeads, porque níveis altamente controláveis de sinais de células T são incorporados em uma bicamada lipídica, o que permite que as células CAR-T as empurrem e puxem como as células T geralmente fazem através a ‘sinapse imunológica’ entre eles e as células apresentadoras de antígeno quando a estimulação das células T está no seu melhor.”
De em vitro estudos para fabricação de células
Embora a equipe não tenha observado nenhuma diferença significativa entre as células CAR-T criadas a partir de amostras de pacientes com LLA e LLC, em geral, sua abordagem gerou mais células com alto potencial citotóxico em relação às células tumorais, uma proporção mais equilibrada entre células CD8 citotóxicas+ Células T e CD4+ Células T que suportam sua função e mais células T de memória que não são citotóxicas, mas podem ser ativadas em respostas posteriores. em um rato na Vivo No estudo, os produtos de células CAR-T infundidos criados com diferentes níveis de estimulação também exibiram habilidades significativamente diferentes para controlar o linfoma de Burkitt que expressa CD19, com células novamente estimuladas em níveis mais baixos do que o normal durante a fabricação, mostrando o potencial mais forte.
“Construímos um modelo de prova de conceito baseado na relação quantificável entre o fenótipo de uma amostra de sangue de células T e seus produtos de células CAR-T, e que gera uma dose ideal de estimulação de células T para produção personalizada de células CAR-T “, disse Wu. “Dado que as amostras de células T são sempre impressas para marcadores importantes no início do processo de fabricação de células, estratégias semelhantes podem ser planejadas para personalizar ainda mais a terapia usando a abordagem APC-ms”. Wu é o Lavine Family Chair, Preventative Cancer Therapies no DFCI e Professor de Medicina na Harvard Medical School.
“A equipe de Dave Mooney na plataforma Wyss ‘Immunomaterials está expandindo o envelope de células CAR-T e outras imunoterapias usando abordagens inteiramente novas de engenharia e baseadas em materiais. Esperançosamente, isso nos permitirá também mobilizar o sistema imunológico contra tumores sólidos recalcitrantes para que ainda não existem terapias. É também um ótimo exemplo de onde menos é mais”, disse o diretor fundador da Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., que também é o Judah Folkman Professor de Biologia Vascular no HMS and Boston Children’s Hospital, e Hansjörg Wyss Professor of Bioinspired Engineering na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.
Os autores adicionais do estudo são os pesquisadores Wyss e SEAS Kwasi Adu-Berchie, Siddharth Iyer, Yutong Liu e Joshua Brockman; A pesquisadora do DFCI, Nicoletta Cieri, e Donna Neuberg, Sc.D., cientista de dados do DFCI e membro do i3 Centro. O estudo foi financiado pelo Instituto Wyss da Universidade de Harvard, Food and Drug Administration (sob o prêmio # 5R01FD006589), National Cancer Institute of the NIH (sob o prêmio # U54CA244726), bem como uma bolsa dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde .
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