Т-клетки, используемые в иммунотерапевтических процедурах, могут истощаться в борьбе с раковыми клетками или отключаться, когда они попадают в опухоль. Используя редактирование геномов этих клеток на основе CRISPR, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Института Гладстона сделали терапевтические клетки более устойчивыми. Открытие может помочь преодолеть основной фактор, ограничивающий успех этих многообещающих методов лечения как солидных, так и жидких опухолей.
«Нам удалось создать лучшие, более сильные и долгоживущие Т-клетки, которые, по нашему мнению, улучшат лечение как рака крови, так и солидного рака», — сказал Алекс Марсон, доктор медицины, доктор философии, который вместе с биологом-онкологом Аланом Эшвортом, Доктор философии, FRS возглавил исследование, опубликованное в журнале Nature 24 августа 2022 года. «Это пример того, как мы используем возможности CRISPR для ускорения разработки улучшенных методов лечения Т-клеток».
Марсон также возглавляет Институт геномной иммунологии Gladstone-UCSF, который является совместным предприятием двух институтов, направленным на использование комбинации передовых геномных технологий для создания новых клеточных иммунотерапевтических средств.
«Эти геномные инновации открывают возможности для решения проблем разработки высокоэффективных и точно нацеленных иммунотерапевтических средств», — сказал Эшворт, президент Комплексного онкологического центра семьи Хелен Диллер. «Способность управлять поведением клеток, манипулируя геномом, вероятно, приведет к кардинальным изменениям в лечении многих заболеваний».
Одной из основных проблем разработки высокоэффективных иммунотерапевтических средств против рака является тот факт, что опухоли существуют в среде, которая подавляет Т-клетки и другие иммунные клетки , позволяя опухоли формироваться и расти. Терапевтические Т-клетки, сконструированные из собственных Т-клеток пациента для распознавания и уничтожения опухолевых клеток , часто истощаются или дисфункции, поскольку они борются с этой средой, становясь неспособными уничтожить раковые клетки.
«Вырубив один отдельный ген, мы создали клетки, которые являются не только мощными убийцами опухолевых клеток, но и более стойкими убийцами в течение длительного периода времени», — сказала врач-ученый Джулия Карневале, доктор медицинских наук, соавтор исследования. которая недавно открыла собственную лабораторию на медицинском факультете Калифорнийского университета в Сан-Франциско, занимаясь новыми стратегиями разработки превосходных клеточных методов лечения рака.
Неожиданная цель
Используя набор экранов CRISPR, которые позволили им отключать каждый ген в геноме, по одному, в пуле человеческих Т-клеток, команда нашла несколько кандидатов, которые могли сделать Т-клетки устойчивыми к ключевым аспектам вируса. иммуносупрессивное микроокружение часто обнаруживается в опухолях.
Карневале, который также является аффилированным исследователем в Гладстоне, и соавтор Эрик Шифрут, доктор философии, были особенно заинтригованы одним геном, названным RASA2, потому что он никогда раньше не был связан с функцией иммунных клеток.
«Это была неизведанная биология Т-клеток», — сказал Шифрут, бывший научный сотрудник лаборатории Марсона, а ныне доцент Тель-Авивского университета. «Сосредоточив внимание на RASA2, мы хотели выяснить, может ли контроль экспрессии гена в человеческих Т-клетках сделать их более чувствительными к иммунотерапевтическим агентам».
Используя модели, созданные соответствующими авторами Гиедре Кренчуте, доктором философии из Детской исследовательской больницы Св. Иуды, и Джастином Эйкемом, доктором философии, команда создала Т-клетки с нокаутом гена RASA2. Затем они подвергли эти Т-клетки различным «стресс-тестам», неоднократно подвергая их воздействию раковых клеток, а также моделей микроокружения опухоли.
Они сравнили эффективность этих клеток с эффективностью исходных терапевтических Т-клеток, которые все еще содержали функционирующий ген RASA2. Спустя долгое время после того, как исходные клетки утратили способность бороться с раком, клетки с нокаутом RASA2 оставались удивительно неутомимыми.
Результаты были одинаковыми в тестах на различных типах сконструированных Т-клеток, в которых команда заблокировала RASA2, а также на клетках от многих разных доноров-людей и на моделях как жидкого, так и солидного рака.
«Нокаутирующие клетки могут просто продолжать убивать», — сказал Карневале. «Кажется, что мы нашли тормоз в системе, и когда мы его снимаем, мы раскрываем потенциал этих терапевтических клеток ».
Улучшение существующих методов лечения
Теперь, когда у Carnevale есть многообещающая цель, она и ее коллеги исследуют ее на доклинических моделях, чтобы оптимизировать ее эффективность и оценить ее безопасность, что является жизненно важным аспектом исследования, сказала Шифрут.
«Мы хотим убедиться, что когда мы устраняем тормозной эффект RASA2, Т-клетки распознают и атакуют только раковые клетки , а не здоровые клетки», — сказал он.
В сотрудничестве с другими лабораториями института исследователи закладывают основу для клинических испытаний, комбинируя несколько новых технологий с делецией RASA2, чтобы улучшить уже существующую Т-клеточную терапию.
«Даже в лучшем случае лечение иммунотерапией не работает для всех пациентов, и есть много примеров рецидива», — сказал Карневале. «Если мы сможем раздвинуть границы этого терапевтического подхода, выяснив правильные способы перенастройки Т-клеток, это будет действительно захватывающе».
Карневале и Шифрут воздали должное беспристрастному и методичному методу скрининга CRISPR за обнаружение этого неожиданного гена, заявив, что этот подход указывает путь к нерассмотренной биологии и расширяет влияние подобных исследований.
Марсон согласился. «Это исследование показало нам, что RASA2 играет роль в иммунологии, которая ранее была не изучена», — сказал он. «Подобные систематические исследования с использованием CRISPR для изучения каждого гена в геноме не только ускорят разработку методов лечения рака, но также должны помочь в разработке клеточных лекарств, которые лучше подходят для лечения всех видов состояний, от аутоиммунных расстройств до инфекционных заболеваний. "
