Projekti / Programi
Regulacija terapevtskega učinka CAR-T celic za večjo učinkovitost in varnost uporabe
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.04.00 |
Medicina |
Onkologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
CD19 CAR T celice, umetni transkripcijski faktorji na osnovi NFAT2, regulirana proliferacija, B celični limfom, heterodimerizacisjki sistemi
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
34069 |
dr. Duško Lainšček |
Biotehnologija |
Vodja |
2018 - 2020 |
148 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.997 |
Povzetek
CAR-T celice predstavljajo zaradi svoje sposobnosti prepoznavanje površinskih celičnih tumorskih označevalcev revolucionarno terapevtsko možnost za številna maligna obolenja. Prepoznavanju, od MHC kompleksov neodvisno, označevalcev s t.i. himernimi antigenskimi receptorji (ang. chimeric antigen receptor; CAR) na celicah T sledi celična aktivacija, izločanje citokinov in posledična smrt tarčnih celic. Celice CAR-T so izjemni »serijski ubijalci«, kar pa lahko občasno privede do hudih stranskih učinkov in zapletov, ki se nemalokrat končajo tudi s smrtjo ljudi in ravno zato je nujnega pomena izjemna regulacija CAR-T aktivnosti.
CARi so največkrat sestavljeni iz zunajcelične domene, ki prepoznava antigen (Ag) (največkrat gre za scFV monoklonskega protitelesa ali Fab-Ag vezavni fragment), iz transmembranske domene, ki je povezana z znotrajcelično signalizacijsko domeno, ki vsebuje CD3ζ domeno, povezano z eno ali dvema kostimulatornima domenama, ki sta potrebni za aktivacijo celic CAR-T druge generacije generacije.
Končni cilj terapije je zadostna aktivacija celic T z ustrezno produkcijo citokinov za uničenje tumorskih celic. V ta namen so naslednji generaciji celic CAR dodali 4-1BB za podaljšanje preživelosti celic Tin CD28 za povečanje potentnosti celičnega T odgovora . V določenih primerih se je zaradi povečanega števila celic CAR razvil CRS (ang. cytokine release syndrom; sindorm sproščanja velikih količin citkinov), ki pa ga lahko zdravijo npr. z IL-6 protitelesom ali z visokimi dozami kortikosteroidov, kar pa lahko vodi v deplecijo celic CAR. Da bi se izognili CRS, se pogosto tretira pacienta z nižjim številom apliciranih celic ali z večkratnimi infuzijami celic CAR, kar pa ponovno lahko vodi v bodisi CRS in druge oblike toksičnosti ali v pomanjkanje terapevtskega učinka. Za vpliv na celično proliferacijo so že tudi dodajali rastni faktor za celice T, in sicer citokin IL-2, vendar tovrstni način vplivanja na povečano število celic T poteka brez kakršnekoli regulacije. Za povečanje specifičnosti in večje aktivacije so nekateri uvedli sintetične receptorje ali različne inducibilne sisteme na osnovi majhnih molekul, ki bi prav tako vplivali na regulirano ekspanzijo in preživetje celic T, vendar še vedno ne obstaja nobeno stikalo za strogo kontrolo nad številom CAR T celic.
V temu projektu predlagamo mehanizem za kontrolo in regulacijo proliferaciije in aktivacije injiciranih CAR T celic z uporabo umetnega transkripcijskega faktorja, ki se ga regulira z dodatkom majhnega kemičnega induktorja. Namen projekta je vzpostavitev bolj varne in učinkovite terapije s CAR T celicami z uporabo transkripcijske regulacije preko modificiranega NFAT2 (ang. Nuclear factor of activated T cells; jedrni faktor aktiviranih T celic), katerega aktivnost se regulira z dodatkom majhnega kemičnega induktorja.
Nameravamo pripraviti stabilno CD19 CAR T celično linijo z uporabo različnih kemično induciranimi heterodimerizacijskimi domenami. CAR T celice bomo proizvedli z virusno transdukcijo. Transducirali bomo limfocite T, ki jih bomo izolirali iz PBMC, ki jih bomo pridobili v sklopu sodelovanja z Zavodom za transfuzijo Republike Slovenije. Razvili bomo tNFAT21-593 (NFAT2 brez lastne transaktivacijske domene) umetne transkripcijske faktorje, ki se bodo po indukciji heterodimerizacije povezali s svojimi partnerji, ki bodo povezani bodisi z aktivacijsko ali represorsko domeno. Slednje bo vodilo v od NFAT2 regulirano transkripcijo, kar se bo kazalo v spremenjeni signalizaciji IL2 in posledično v spremenjeni proliferaciji CD19-CAR T celic.
Terapevtski učinek, učinek vplivanja na celično proliferacijo in aktivnost ter povečano varnost bomo dokazali in vitro na različnih B celičnih rakavih celicah ter tudi na živalskem modelu B celičnega limfoma.
Pomen za razvoj znanosti
Trenutno poteka terapija s celicami CAR-T brez kakršne koli regulacije njihove aktivacije znotraj človeškega telesa. Kljub objavam o določenih regulatorjih aktivnosti in rasti celic T z uporabo različnih majhnih molekul, še ne obstaja stikalo, ki bi omogočilo nadzor med aktiviranim in neaktiviranim stanjem, kar pomeni da ni možnosti nadzora nad številom celic T z namenom zmanjšanja števila. Dodatno predlagamo vzpostavitev nove poti za signalizacijo, kar bo imelo še dodatno večji efekt na število celic. Projekt prav tako predlaga vzpostavitev nove univerzalne CD-19 CAR-T linije, pri kateri se torej lahko število, proliferacija ter stanje aktivnosti nadzira z infuzijo majhne molekule. Naš nov pristop nadzora nad številom celic CAR-T omogoča tako večjo varnost in zmanjšuje tveganje za razvoj in pojav CRS.
Uporaba celic CAR-T je gotovo trenutno izjemno preiskovana in priljubljena terapevtska možnost z veliko koristi kot seveda tudi stranskih učinkov, npr. pojav CRS. Ravno zaradi izjemne priljubljenosti omenjenega načina terapije je dobrodošla vsakršna sprememba in napredek v nadzorovanju varnosti in učinkovitosti. V primeru, da bi terapija na osnovi celic CAR-T, postala bolj varna in z bolj ponovljivimi izidi, bi se zagotovo začela uporabljati pri čim večjem številu ljudi in to v začetkih bolezni. Na osnovi NFAT regulirane aktivnosti in proliferacije celic, kot jo predlagamo v projektu, bi lahko lečeči zdravniki z eno samo enostavno aplikacijo zdravila na osnovi majhne molekule vplivali na število celic T in to brez posledične smrti CAR-T, kot je objavljeni v nekaterih publikacijah. Na podlagi regulacije števila bi bila tako pojavnost CRS in posledična smrtnost močno zmanjšana.
Pomen za razvoj Slovenije
Current cancer therapy based on CAR-T cells that is already in the clinical use relies basically on unregulated action of T cells within the human body after infusion of the cells. Although several small-molecule growth and action regulators have been proposed, there is still no switch available that could regulate both activated and resting state of therapeutic cells, which means that there is no negative regulator of T cell growth available. Additionally, in contrast to the regulation of CAR assembly we plan to engineer an endogenous signalling pathway of T cells, which is likely to have stronger effect. The proposed projects proposes development of a new CD-19 CAR-T cell line whose growth, proliferation and activation can be regulated by small molecules so the number of CAR-T cells can be also negatively regulated if required. This new approach of regulating the number of circulating CAR T cells addresses an aspect towards increasing the safety of this therapy-decreasing the risk of CRS.
CAR T cell therapy is probably the hottest therapeutic method, with many advantages but also many dangerous aspects, such as CRS. Therefore any improvement of the safety and efficiency of this therapeutic approach may offer significant regards in terms of a rapid translation into therapeutic application. If CAR T cell therapy becomes safer and more reproducible it will likely be implemented for increasing number of patients at earlier stage and also for additional indications. Based on engineered NFAT-driven regulation of CAR T cell proliferation and activation, as proposed in this projects, physicians could regulate the number of T cells and adjust the response for each patient by a simple small drug infusion (without killing therapeutic cells as in some published safety switches), so CRS could be avoided, leading to reduced number of fatal complications in cancer CAR-T cell based therapy.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
