Imunoterapie rakoviny dosud vyžadovala složitý proces: odebrání buněk, úpravu v laboratoři a zpětné podání. Nový přístup z Kalifornské univerzity ukazuje, že stačí jediná injekce.
Výzkumníci z Kalifornské univerzity v San Francisku prokázali na myších, že lze „přeprogramovat“ lidské T-lymfocyty bez jejich vyjmutí z organismu. Běžná injekce proměnila část imunitních buněk v účinné CAR-T buňky, které v krátkém čase odstranily agresivní nádory krve i pevné nádory.
Dosavadní CAR-T terapie patří k nejúčinnějším metodám léčby některých typů rakoviny krve. Lékaři naučí T-lymfocyty rozpoznat specifickou molekulu na povrchu nádorových buněk a nasměrují je jako přesné střely přímo na tumor. U mnoha pacientů, pro které se vyčerpaly jiné možnosti, vedla tato terapia k dlouhodobé remisi. Problém spočívá v náročnosti celého procesu a v nedostupnosti pro většinu nemocných.
Pro každého pacienta musí lékaři vytvořit vlastní personalizovanou dávku CAR-T buněk. Celá procedura trvá několik týdnů a stojí od čtyř set do pěti set tisíc dolarů. K tomu přistupuje nutnost přípravné chemoterapie, kterou část pacientů snáší velmi špatně. Terapie, která mohla být propustkou k životu, se tak pro mnoho nemocných stala nedostupnou kvůli ceně, logistice nebo prostě nedostatku času na čekání.
Jak funguje současná CAR-T terapie a proč je tak nákladná
Standardní postup vyžaduje odebrání T-lymfocytů z krve pacienta a jejich odeslání do specializované laboratoře. Tam proběhne genetická úprava pomocí virových vektorů a následné namnožení buněk v umělém prostředí. Teprve po několika týdnech se upravené CAR-T buňky vrátí zpět do nemocnice a aplikují se pacientovi na onkologickém oddělení.
Celý proces zahrnuje tyto kroky:
- odebrání T-lymfocytů z krve pacienta pomocí aferézy
- transport biologického materiálu do certifikované laboratoře
- zavedení genu pro CAR receptor pomocí virového vektoru
- kultivace a namnožení upravených buněk po dobu dvou až tří týdnů
- kontrola kvality a množství vyrobených CAR-T buněk
- zmrazení a zpětný transport do nemocnice
- přípravná chemoterapie pacienta pro uvolnění místa v kostní dřeni
- infuze hotových CAR-T buněk zpět do krevního oběhu
Každý z těchto kroků vyžaduje specializované vybavení, vyškolený personál a přísnou kontrolu kvality. To vysvětluje, proč se tato terapie dostává jen k malému procentu pacientů, kteří by z ní mohli profitovat. Podle odborníků z onkologických center je největší překážkou nejen cena, ale také čas, který mnoho pacientů s agresivními nádory prostě nemá.
Nový přístup využívá CRISPR přímo v krevním oběhu
Tým Justina Eyquema z Kalifornské univerzity v San Francisku obrátil celou logiku současných CAR-T terapií. Místo vyjímání T-lymfocytů a jejich úpravy v laboratoři vyvinuli způsob, jak celý proces provést přímo uvnitř organismu. Klíčem se stal systém dvou typů molekul, které lze podat nitrožilně formou injekce.
První molekula přenáší nástroj CRISPR-Cas9, molekulární nůžky pro přesné řezání DNA, cílené specificky na T-lymfocyty cirkulující v krvi. Druhá molekula obsahuje nový úsek DNA s instrukcí pro stavbu CAR receptoru, který se má dostat přesně do vybraného místa genomu a aktivuje se výhradně v T-lymfocytech. Vědci museli molekuly navrhnout tak, aby se účinně vázaly na T-lymfocyty a zároveň nebyly okamžitě odstraněny imunitním systémem.
Jde o první případ, kdy se badatelům podařilo zavést tak dlouhý úsek DNA do přesně vybraného místa genomu lidských T-lymfocytů bez jejich předchozího odebrání z organismu. Podle výzkumníků z kalifornské univerzity představuje tento přístup průlom v aplikaci genového editace. Nová metoda by mohla výrazně zjednodušit celý proces a otevřít CAR-T terapii mnohem širšímu okruhu pacientů.
Jaká rizika přináší úprava genů přímo v těle
V laboratoři mohou vědci důkladně prozkoumit upravené buňky, odfiltrovat vadné a teprve potom je vpravit do organismu. Při práci přímo v krevním oběhu taková kontrola neexistuje. Proto výzkumníci museli od začátku navrhnout systém tak, aby maximálně omezil úpravy jiných buněk než T-lymfocytů.
Toho dosáhli výběrem konkrétní adresy v genomu lymfocytů a použitím molekulárního přepínače aktivního pouze v těchto imunitních buňkách. Podle výzkumných zpráv prakticky nedocházelo ke změnám v jiných typech buněk, i když kompletní bezpečnostní data bude možné získat až v klinických studiích na lidech. Odborníci z oblasti genové terapie upozorňují, že každá intervence do genomu nese potenciální riziko nechtěných mutací.
Mezi hlavní obavy patří zavedení CAR genu na nesprávné místo v DNA a zvýšení rizika nádorové transformace. Další možné komplikace zahrnují bouřlivou reakci imunitního systému známou jako cytokinová bouře, úpravu jiných buněk než T-lymfocytů s dopadem na funkci orgánů nebo nepředvídatelnou délku přežívání upravených buněk v organismu. Každý aspekt od dávky preparátu přes způsob podání až po výběr cílového místa v genomu bude nutné v klinických studiích prověřit mimořádně pečlivě.
Co se podařilo dosáhnout v pokusech na myších
Vědci otestovali svou metodu na myších s humanizovaným imunitním systémem, tedy takových, u nichž část imunitních buněk pocházela od lidí. To umožňuje lépe předpovědět, jak se terapie zachová u člověka než v typickém zvířecím modelu. Novou injekci aplikovali ve třech obtížných onkologických situacích u myší s akutní lymfoblastickou leukémií, chronickou lymfocytární leukémií a solidními nádory.
V praxi se v některých orgánech až čtyřicet procent imunitních buněk změnilo na CAR-T buňky. Jedna dávka preparátu stačila k tomu, aby během dvou týdnů prakticky všechny testované myši neměly žádné stopy nemoci ve standardních diagnostických testech. Zajímavé je, že čerstvě vytvořené CAR-T buňky vzniklé přímo v organismu se zdály účinnější než jejich protějšky připravené klasicky v laboratoři.
Výzkumníci to vysvětlují tím, že T-lymfocyty nemusí procházet vyčerpávajícím procesem izolace, úpravy a namnožování v umělém prostředí. Zůstávají celou dobu ve vlastním organismu v přirozených podmínkách, díky čemuž si zachovávají větší vitalitu a schopnost dlouhodobě hlídkovat v tkáních. Lékaři z onkologických center to považují za velmi slibný poznatek, protože právě vyčerpání CAR-T buněk patří k častým příčinám selhání klasické terapie.
Jaké změny může nová metoda přinést do onkologie
Pokud se podobné výsledky podaří dosáhnout u lidí, sázka je obrovská. Zmizel by nutný řetězec laboratoří, přeprava biologického materiálu a složité kultivace buněk. Terapie by se přiblížila modelu běžné injekce, kterou lze podat prakticky v každé větší nemocnici. Badatelé odhadují, že taková změna by mohla radikálně snížit náklady na CAR-T terapii a zkrátit čas od kvalifikace do podání léku z týdnů na několik dnů.
Další výhody zahrnují:
- usnadnění přístupu pacientům z menších center bez rozvinuté onkologické infrastruktury
- otevření cesty k širším indikacím včetně solidních nádorů odolných vůči dosavadní léčbě
- možnost opakovaného podání bez nutnosti další aferézy
- snížení zátěže pacienta přípravnou chemoterapií
- eliminaci rizika kontaminace během transportu a kultivace buněk
Aby výzkumný tým dovedl tuto technologii do fáze klinických studií, založil společnost Azalea Therapeutics. Ta se má zabývat dopracováním preparátu, regulačními otázkami a návrhem prvních testů na lidech. Podle zakladatelů firmy by první klinická studie mohla začít v průběhu několika příštích let, pokud regulační úřady schválí bezpečnostní data z preklinických experimentů.
Kam by mohla tato technologie dospět v budoucnu
Pokud terapie CAR-T přímo v těle projde úspěšně dalšími etapami, její využití může přesáhnout onkologii. Podobná řešení, tedy cílená editace genů určitých buněk uvnitř organismu, by se teoreticky dala použít i při autoimunitních nebo genetických chorobách, kde je třeba změnit funkci imunitního systému. Vědci z různých univerzit již zvažují aplikaci pro roztroušenou sklerózu, systémový lupus nebo těžkou kombinovanou imunodeficienci.
Pro onkologické pacienty může být klíčová jednodušší logistika. Místo cestování do několika málo vysoce specializovaných center by se nemocní mohli léčit v nemocnicích blíže domovu. To není jen otázka pohodlí, ale i psychiky: menší stres, kratší doba odloučení od rodiny a snazší péče. Odborníci z oblasti zdravotní politiky upozorňují, že decentralizace pokročilé onkologické léčby by mohla výrazně snížit nerovnosti v přístupu ke špičkové medicíně.
Z praktického hlediska stojí za to sledovat tyto informace s dvojím filtrem: s nadějí, protože část dosud neléčitelných nádorů se časem může stát chronickým onemocněním, a se zdravým rozumem, protože cesta od slibných pokusů na myších k rutinní léčbě pacientů trvá obvykle roky práce, testů a regulačních sporů. Mohla by však právě tato metoda změnit způsob, jakým vnímáme nejen rakovinu, ale celou personalizovanou medicínu?
