Нетоксичная CAR-T
Терапия генно-модифицированными лимфоцитами с химерными антигенными рецепторами (CAR-T) представляет собой относительно новое и перспективное направление в иммунотерапии рака. Она заключается в заборе Т-клеток пациента и введением обратно в кровь после их генетической модификации, которая придает лимфоцитам способность распознавать и атаковать раковые клетки. Этот тип терапии не лишен недостатков. Инженерия Т-лимфоцитов пациента трудоемка и дорога, а в случае успеха изменения в иммунной системе после введения измененных клеток в большинстве случаев приводит к развитию в течение короткого периода времени серьезных побочных эффектов, таких как нейротоксические реакции и «цитокиновый шторм» (цитокиновый синдром) – острая воспалительная реакция, сопровождающаяся высокой температурой, дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточностью.
Художественное изображение наночастиц, транспортирующих мРНК в Т-лимфоциты (синего цвета), позволяющих клеткам экспрессировать поверхностные рецепторы, распознающие раковые клетки (красного цвета). Источник: Райан Аллен, Second Bay Studios.
Основная цель CAR T-терапии заключается в придании T-клеткам пациента способности экспрессировать химерные антигенные рецепторы (CAR) на своей поверхности. Эти рецепторы позволяют Т-клеткам распознавать раковые клетки как чужеродных захватчиков и выводить их из организма.
В настоящее время для модификации Т-клетки сначала очищают, затем трансдуцируют их геном с помощью вирусного вектора (обычно это ослабленные гаммаретровирусы или лентивирусы). Этот метод инженерии создает Т-клетки, постоянно экспрессирующие CAR, и это приводит к серьезным побочным эффектам, так как они остаются активными в организме пациента даже после уничтожения раковых клеток.
Биоинженеры Майкл Митчелл и Маргарет Биллингсли из Университета Пенсильвании в сотрудничестве с одним из пионеров CAR-T терапии Карлом Джуном разработали новый метод создания CAR-T клеток с помощью матричной РНК.
Использование мРНК создает Т-клетки с временной экспрессией CAR. Это позволит клиницистам применять Т-клеточную терапию CAR в дозах, достаточных для уничтожения раковых клеток и не повреждающих при этом здоровые клетки, тем самым смягчая побочные эффекты.
Такой подход еще не получил клинического распространения, так как способы доставки мРНК в Т-клетки ограничены. Нынешний стандарт – способ электропорации, который предусматривает перфорацию клеточной мембраны электрическим импульсом – не является перспективным вариантом, поскольку это инвазивный процесс, несущий высокий риск гибели Т-клетки или снижения ее функциональности. Даже в лучшем случае электропорация приводит к гибели 50% клеток во время процесса производства. Учитывая стоимость, трудности и риски, связанные с получением Т-лимфоцитов у пациента, необходим гораздо менее токсичный метод введения мРНК, только тогда этот метод станет жизнеспособной альтернативой вирусному редактированию ДНК.
Поэтому исследователи взялись найти подходящую платформу доставки мРНК через мембрану внутрь Т-клеток в достаточных количествах для их трансляции в желаемые рецепторные белки.
Найти подходящую наночастицу было непросто, поскольку Т-клетки неохотно поглощают материал из окружающей среды. Кроме того, было крайне важно, чтобы платформа включала редкую комбинацию – как высокоэффективную доставку, так и низкую цитотоксичность.
Исследователи разработали ионизируемые липидные наночастицы, которые способны безопасно проникать через клеточные мембраны и высвобождать терапевтическую мРНК только тогда, когда она должна высвобождаться.
Данная технология доставки мРНК в Т-клетки может использоваться не только для CAR-T терапии. Метод позволяет очень быстро создавать мРНК для различных терапевтических рецепторов, для этого достаточно просто изменить последовательность мРНК.
В экспериментах in vitro исследователи показали, что наночастицы генерируют CAR-T-клетки, которые столь же эффективны в уничтожении раковых клеток, что и CAR-T-клетки, сконструированные с помощью вирусов – способом, в настоящее время используемом в клинической практике.
Следующие шаги будут включать исследования воздействия этой системы доставки in vivo, изучение влияния временной экспрессии CAR на терапевтическую эффективность и побочные эффекты.
Учитывая растущий потенциал РНК-терапии, доставка мРНК в виде липидных наночастиц найдет широкое применение в инженерии Т-клеток, включая генетическое редактирование Т-клеток и модуляцию экспрессии белка.
Статья M.Billingsley et al. Ionizable Lipid Nanoparticle Mediated mRNA Delivery for Human CAR T Cell Engineering опубликована в журнале Nano Letters.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Penn Ingineering: Penn Nanoparticles are Less Toxic to T Cells Engineered for Cancer Immunotherapy