Нова терапія раку - це пара, зроблена на небесах.
З одного боку CRISPR, технологія редагування генів, яка штурмом захопила генну інженерію. Інший — це терапія під назвою CAR-T, яка перетворює нормальні імунні клітини на суперсолдатів, які виявляють специфічні види раку.
Вчені давно прагнули об’єднати ці два великі досягнення в «зону небезпеки» для раку — клітинний винищувач, який виловлює точні ракові клітини та позбавляє їх від кашлю. (Top Gun, хто?)
Ідея відносно проста: CAR-T використовує генну інженерію, щоб наділити імунні клітини вдосконаленою здатністю відстежувати певний тип раку. CRISPR — це інструмент, який вставляє ці гени відстеження в імунні клітини.
Але практично дует є «найскладнішою терапією в історії».
Генетичні зміни спрямовані на атаку власного раку людини, і кожна з їхніх пухлин усіяна певним набором білків. Зараз у дослідженні в Nature команда з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі перевірила лікування на 16 людей з різними видами раку, такими як рак грудей або товстої кишки. За допомогою спеціального алгоритму вчені розробили бригаду генетично сконструйованих імунних клітин для націлювання та знищення конкретного типу раку кожної людини. Ці клітини можуть орієнтуватися на персоналізовані білкові мішені, зберігаючи при цьому здорові тканини.
За кілька тижнів команда виявила, що відредаговані імунні клітини настільки проникли в ракові тканини, що сконструйовані клітини становили 20 відсотків зразка раку. Це не срібна куля — це перше випробування лише для оцінки безпеки. Але це показує, що поєднання CRISPR і CAR-T можливо для хворих на рак. Дослідження є першим кроком до потенційного перегляду поточних методів лікування раку, роблячи їх більш індивідуальними та ефективними та викликаючи менше побічних ефектів.
«Це, ймовірно, найскладніша терапія, яку коли-небудь застосовували в клініці», — сказав автор дослідження доктор Антоні Рібас з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. «Ми намагаємося створити армію з власних Т-клітин пацієнта».
Дилема раку
Ракові клітини надзвичайно розумні.
Як і всі клітини, ракові клітини вкриті оболонкою з білків за межами мембрани. Деякі білки маскують їх під здорові клітини. Інші віддають їх. Основна мета знищення ракових клітин полягає в тому, щоб охопити ці унікальні ракові білкові «маяки», яких немає у здорових клітинах. Це дає змогу знищити рак, залишивши нормальні клітини в спокої.
Від хіміотерапії до імунотерапії ми добре впоралися з пухлинами. Немає сумніву, що лікування врятувало життя. Але терапія також завдає серйозної шкоди організму, здебільшого тому, що вони не можуть відрізнити рак від інших швидкозростаючих клітин, таких як стовбурові клітини.
«У пацієнтів, яких ми спостерігаємо в клініці з раком, в якийсь момент імунна система ніби програла битву, і пухлина виросла», — сказала автор дослідження доктор Стефані Мандл, головний науковий співробітник PACT Pharma в Південному Сан-Франциско, Каліфорнія.
Отже, що нам робити? Введіть клітинку Т.
«Імунна система людини унікально підходить» для викорінення раку, зберігаючи інші клітини, заявила команда. Т-клітини, частина імунної системи, є особливо хорошими вбивцями, які можуть виявляти рак за допомогою білка «підзорної труби», який називається рецептором Т-клітин, або TCR. Подумайте про TCR як про найкращу камеру біологічного спостереження: вона може виявити лише одну мутацію ДНК, яка позначає ракову зміну клітини.
Проблема полягає в тому, що ці імунні клітини легко перевантажити: з більш ніж 24,000 XNUMX різних мутацій раку Т-клітини не можуть встигати за всіма. CAR-T — це спосіб підвищити їх здатність розпізнавати конкретні мутації. Ці білки, які називаються «неоантигенами», позначають ракові клітини, оскільки їх немає в нормальних. Переклад? Неоантигени є ідеальними мішенями для CAR-T.
Полювання починається
Команда почала з двох зразків від кожного пацієнта: одного з пухлини, а іншого з крові. Це звучить дивно, але клітини крові дали «чистий аркуш» нормальних генетичних даних як фон, на якому дослідники могли відшукати мутовані гени у зразку раку. Результатом стала дивовижна низка мутацій, до 500 у деяких пацієнтів.
«Мутації відрізняються в кожному раку», — сказав Рібас.
Отримавши дані, команда використала алгоритм для розробки кількох потенційних мішеней терапії CAR-T — неоантигенів, або neoTCR. Кожен був спеціально відібраний для ініціації атаки Т-клітин, що врешті-решт створило команду CAR-T з більш ніж 175 новими білками-мішенями ракових клітин.
Хоча це ризикований бізнес. CAR-T переписує імунну систему організму, що може призвести до серйозних побічних ефектів. Команда добре знає: спочатку вони протестували кандидатів на neoTCR у здорових донорських Т-клітинах у чашках Петрі, щоб зрештою зупинитися на трьох цілях раку на пацієнта. Іншими словами, у кожного пацієнта Т-клітини були сконструйовані так, щоб націлюватися на три ділянки раку.
Введіть CRISPR. Команда взяла кров у кожного пацієнта та виділила їхні Т-клітини. Потім вони обробили клітини CRISPR, щоб знищити два імунозалежних гени, і вставили ті, які кодують neoTCR. Це біологічна приманка й перемикач: нещодавно активовані CAR-T тепер, теоретично, віддані мисливці за раком, які не завдадуть шкоди нормальним клітинам.
Загалом це був досить швидкий процес: команда збільшила популяцію сконструйованих суперсолдатських клітин лише за 11 днів. Після того, як пацієнти приймали ліки для обмеження нормальної кількості імунних клітин, команда вводила в їхні тіла сконструйовані клітини, що борються з раком. Взявши кілька заборів крові, команда виявила велику кількість відредагованих клітин, які циркулюють у їхній крові та розташовані навколо окремих пухлин.
Твердий шлях
Випробування було в основному для оцінки безпеки. Але пацієнти, здавалося, отримали користь. Через місяць після вливання рак у п’ятьох людей стабілізувався, тобто їхні пухлини не виросли, і лише у двох спостерігалися імунні побічні ефекти від лікування.
«Це дослідження… є важливим, оскільки перше випробування на людях солідних ракових пухлин, що демонструє використання специфічних для пацієнта Т-клітин, розроблених за допомогою CRISPR, які здатні ідентифікувати специфічні антигени або «прапорці» на пухлинних клітинах пацієнта, спонукаючи їх вбивати ", - сказав доктор Астеро Клампаца з Інституту дослідження раку в Лондоні, який не брав участі в дослідженні.
Хоча CAR-T досяг метеоричного успіху в лікуванні пухлин крові, ця технологія зазнала труднощів, коли справа доходить до солідних пухлин більшості видів раку, таких як молочна залоза, легені або шлунок.
Дослідження не представляє остаточного лікування. У одного пацієнта була імунна реакція з лихоманкою та втратою лейкоцитів. Інший пережив тимчасове запалення в мозку, яке призвело до проблем з ходьбою та письмом, але вони швидко одужали після лікування. І хоча високий рівень сконструйованих Т-клітин корелює з деякими, але не всіма видами раку, розмір яких зменшився, поки невідомо, як терапія може допомогти довгостроковому одужанню.
Тим не менш, поки що команда сподівається.
Дивлячись уперед на наступне покоління CRISPRed CAR-T, команда передбачає клітини, які метаболічно активізують життя, коли пухлина росте поблизу, попереджаючи організм про потенційний рак. Інша ідея полягає в тому, щоб захистити генетично вдосконалені клітини від ракової війни. Пухлинні клітини можуть посилати сигнали, які пригнічують імунні клітини — генетичний бар’єр може дати нам перевагу, дозволяючи сконструйованим клітинам довше існувати, коли вони патрулюють тіло в пошуках ознак раку.
Це ідеї, над якими працює команда. Але наразі «було б цікаво подивитися, чи буде ця терапія застосована в більшому дослідженні, де ефективність, а також експериментальні протоколи можна буде додатково перевірити», — сказав Клампаца.
Зображення Фото: Розфарбована скануюча електронна мікрофотографія Т-клітини. НІАД
