Клетъчната терапия в хематологията – успехи и предизвикателства

Въведение
Идеалът за лечение на неопластичните заболявания е намирането на средство, което специфично ще разпознава и атакува туморните клетки, като нанася минимална увреда на нормалните тъкани[1]. Един от подходите за това е използването на клетките на имунната система.

Основен метод за лечение на злокачествените и някои доброкачествени хематологични заболявания е трансплантацията на хемопоетич­ни стволови клетки (ХСК).

При автоложна трансплантация източник на ХСК е самият пациент и се разчита на високите дози цитостатици и пренастройка на съществуващата имунна система. При алогенната трансплантация източник на клетките е здрав човек, от когото освен ХСК се вкарва нова за реципиента имунна система.

Още през 1981 г. се установява, че основен механизъм за терапевтичния успех при алогенна трансплантация е реакцията на присадката срещу тумора. Изследвайки вероятността за постигане на ремисия и за обща преживяемост след алогенна трансплантация от родствен донор за остра миелоидна левкемия (ОМЛ), Weiden и сътрудници установяват по-добра преживяемост при наличие на реакция на присадката срещу приемателя (GvHD), настъпила след трансплантация[2].

По-късно Thierry Boon открива, че Т-клетките в карциномно болни разпознават тумор-асоциирани антигени и спомагат за отхвърляне на трансплантирани при животни тумори[3]. Данните, че реакцията на присадката срещу левкемията се дължи на дарителските Т-лимфоцити са използвани за основата на терапия, приложена от Kolb и сътрудници, които първи докладват за пълна цитогенетична ремисия при пациенти, лекувани с донорски левкоцити и интерферон алфа поради рецидив след алогенна трансплантация[4].

При автоложните трансплантации основната цел на лимфоцитните инфузии е да се засили терапевтичният ефект чрез унищожаване на злокачествените клетъчни клонове. В периода преди широкото навлизане на тирозинкиназните инхибитори в лечението на хроничната миелогенна левкемия след автоложна трансплантация, за лечението е използвано преливане на ex vivo култивирани лимфоцити, което индуцира ремисия.

Използвани са Т-лимфоцити, които могат да потискат автоложни (ХМЛ) хемопоетични прогенитори, а като потенциални мишени се използват пептиди[5]. Много по-често донорни лимфоцитни инфузии (ДЛИ) в момента се използват след алогенни трансплантации. При тях освен на химиотерапията се разчита и на ефекта на присадката срещу левкемията (Graft-Versus Leukemia – GVL), дължаща се на наличието на лимфоцити, реагиращи срещу чужди (алогенни антигени) в тъканите на приемателя.

Добавянето на лимфоцитни инфузии позволява редукция на кондициониращите режими, засилване на терапевтичния ефект срещу тумора (GVL, GVТ), както и улесняване на задържането на присадката при по-ниска степен на тъканна съвместимост.

Предклинични проучвания при кучета показват, че при използване на ДЛИ интензивността на кондициониращата химиотерапия може да бъде редуцирана значително[6]. Така контингентът от потенциални реципиенти може да се разшири към по-възрастни пациенти или такива с предшестваща органна дисфункция. Използват се кондициониращи режими с намален интензитет, базирани на нискодозово целотелесно облъчване или самостоятелно прилагане на флударабин с други лекарства, последвано от кратък имуносупресивен курс с циклоспорин и метотрексат или микофенолат мофетил[7].

При пациенти, резистентни на донорни лимфоцитни инфузии, може да бъде постигната ремисия чрез допълнително активиране на донорните В-лимфоцити in vitro и/или in vivo с рекомбинантен човешки IL-2[8].

Адоптивна имунотерапия, използваща клетки естествени убийци (NK), може да се окаже подходяща, особено в случаите след хаплоидентични трансплантации на ХСК, когато инфузии на Т-клетки са се оказали неефективни. NK-клетките могат да предизвикат силна антилевкемична реакция и вероятно да имат активност срещу отхвърлянето на присадката, както и да смекчат болестта на присадката срещу приемателя (GvHD)[9].

Донорните лимфоцитни инфузии (ДЛИ) след алогенни трансплантации могат да бъдат прилагани и при немалигнени заболявания. Хроничната грануломатозна болест (първично имунодефицитно заболяване) може да бъде лекувана с алогенна трансплантация от родствен донор и ДЛИ. Това се осъществява чрез немиелоаблативно кондициониране, водещо до по-лека цитопения.

Последващите ДЛИ водят до пълен химеризъм и нормална продукция на супероксидни йони, при минимален риск от свързана с трансплантацията токсичност и GvHD[10]. ДЛИ са използвани и за прекъсване на рецидив след алогенна стволовоклетъчна транс­плантация (СКТ) при пациент с таласемия майор. Те могат ефективно да ерадикират стволовите клетки на приемателя при смесени химери след СКТ при немалигнени хемопоетични заболявания[11].

Важни за активирането на Т-цитотоксичните лимфоцити са професионалните антиген представящи, т.нар. дендритни клетки[12], чиято активност може да насочи имунният отговор по посока на активиране или толеранс. За да се избегне супресорният ефект на туморната среда, свързан с отделяне на цитокини, те се култивират ex vivo или се активират на място, отдалечено от тумора.

Успешно активиране на дендритни клетки срещу PSMA (простатен специфичен мембранен антиген) при пациенти с карцином на простатата е постигнато от Минчев и сътрудници чрез интрадермално инжектиране на ДНК ваксини, изработени на основата плазмиди или аденовирусни вектори[13].

Прилагането на поддържащо лечение с култивирани ex vivo с М-протеин дендритни клетки при пациенти с множествен миелом след автоложна трансплантация подобрява преживяемостта на пациентите, получили тази поддържаща имунотерапия в сравнение с тези, които не са[14]. Инжектирането на туморни апоптотични телца в комбинация с ниски дози ендоксан и гранулоцит макрофаг колонио-стимулиращ фактор (GM-CSF) при пациенти с ХЛЛ демонстрира наличие на имунен отговор, но все още са необходими допълнителни проучвания за постигане на клиничен ефект[15].

Освен активирането на антиген-­представящите клетки, важен етап в противотуморния отговор е техният контакт с Т-лимфоцитите в така наречения „имунен синапс”. Когато в организма настъпва злокачествен процес, активността на Т-лимфоцитите се потиска от туморната микросреда.

Механизмите за това потискане са разнообразни. При потискане чрез Т-регулаторни клетки е повишена секрецията на супресивни цитокини като TGF-beta; IL-10 и е повишена консумацията на активиращите IL-2; IL-7; IL-12; IL-15. В резултат е нарушено активирането на цитотоксичните Т-лимфоцити (CTLs). Моноклоналните антитела Nivolumab[16] и Pembrolizumab, потискайки пътя на програмирана клетъчна смърт PD-1/PD-L1, чрез който се потискат цитотоксичните Т-лимфоцити, постигат терапевтичен отговор при класически рефрактерен Ходжкинов лимфом[17].

Освен за повлияване на имунологичния синапс, в хематологията се използват и антитела, опосред­ст­ващи взаимодействието на Т-клетъчния антигенен рецептор и тумор-асоциираните антигени (BiTEs). BiTEs са фузионни протеини, съставени от два едноверижни вариабилни фрагмента (scFvs) на различни антитела върху единична пептид­на верига. Единият фрагмент се свързва с Т-клетките посредством CD3, а другият към туморните клет­ки посредством тумор-специфична молекула. Такова антитяло е blinatumomab, което първоначално е одобрено за приложение при Ph-негативна рецидивирала/резистентна B-прекурсорна остра лимфобластна левкемия (ОЛЛ)[18].

Освен антитела, които свързват Т-лимфоцитите с туморните клетки, в практиката навлизат Т-лимфоцити, обработени чрез генен трансфер, който ги модифицира да атакуват насочено туморни антигени. Първоначално генен трансфер при хора е осъществен при пациенти с напреднал меланом от Rosenberg и сътрудници[19]. Те прилагат тумор инфилтриращи лимфоцити, които след модифициране чрез ретровирусна генна трансдукция, след интравенозно приложение преживяват няколко месеца в циркулацията и в туморите на пациентите.

На този метод на ретровирусна генна модификация се основава и върхово постижение на клетъчната терапия в момента, каквото е лечението с Т-клетки с химерични антигенни рецептори (CAR), разпознаващи определен туморен антиген. Засега това лечение е насочено срещу остра лимфобластна левкемия и В-клетъчни лимфоми, но все повече навлиза и при лечението на множествения миелом и острата миелоидна левкемия[20,21]. Извънклетъчният антиген-свързващ домен на CAR се състои от единична верига от вариабилния фрагмент (scFv) на моноклонално антитяло (MAb) към определен антиген.

Този сегмент след това се свързва чрез транс­мембранен домен с ендодомен от Т-клетъчния рецептор – най-често ζ-веригата. В зависимост от наличието на ко-стимулиращи ендодомени химеричните антигенни рецептори могат да бъдат:

1) Първа генерация – само ζ-верига (т.е. липсва ко-стимулиращ ендодомен).

2) Втора генерация – с един ко-стимулиращ ендодомен.

3) Трета генерация – с два ко-стимулиращи ендодомена.

Най-често използваните ко-стимулиращи ендодомени са CD27, CD28, inducible T-cell costimulator (ICOS), 4-1BB и OX40. Четвърто поколение клонирани Т-CAR са конструирани да секретират цитокини, които активират и наивни Т-клетки, които в последствие да атакуват туморните клетки, които не са разпознати от CAR поради разлика в повърхностните антигени. Освен при лечение на ОЛЛ и В-клетъчните неходжкинови лимфоми, Т-CAR навлизат все по-широко в терапията на множествения миелом или при остра миелоидна левкемия като терапия, подготвяща пациента за алогенна трансплантация.

Общ проблем и при BiTE, и Т-CAR е т.нар. синдром на цитокинова буря (Cytokine Release Syndrome – CRS). При използване на BiTE е установено, че той може да бъде прекъснат чрез спиране на вливането им.

Предклинични опити установяват възможност този подход за фармакологично „включване/изключване” да бъде използван и при CAR-T клетъчната терапия. При така наречените UNI CAR, химеричният Т-клетъчен рецептор е насочен към епитоп, прикрепен към едноверижно антитяло, насочено към туморен антиген. Когато антитялото се влива, се активират и Т-клетките. При възникване на CRS прекъсването на вливането на антитялото прекъсва и тяхната активация[22].

След лечение с CAR-T може да се стигне до анергия на присадката или туморните клетки да загубят антигени. За преодоляването на настъпващи вследствие на това рецидиви, в практиката навлизат биспецифични CAR при лечение на В-клетъчна остра лимфобластна левкемия ОЛЛ[23] и множествен миелом[24]. Експериментира се и с лечение с тандемно прилагане на CAR-T и тривалентни клетки, при които химеричният рецептор има специфичности за три различни антигена[25].

Като проява на костно-мозъчна недостатъчност или вследствие на лечението при немалка част от пациентите с хематологични заболявания, настъпват продължителни левкоцитопении, които увеличават значително риска от тежки, трудно овладяващи се и фатално протичащи бактериални и гъбични инфекции.

В такива случаи биха могли да бъдат приложени гранулоцити, получени чрез левкафереза от здрави донори. Често тези донори се стимулират с кортикостероиди и/или гранулоцитен колонио-стимулиращ фактор, което позволява да се овладеят тежки инфекции преди провеждане на алогенни трансплантации на ХСК[26].

Гранулоцити се прилагат и при инвазивни гъбични инфекции, които трудно се овладяват с антимикотичната терапия[27]. За да се избегне трансфузионна реакция на присадката срещу приемателя, предизвикана от наличието на лимфоцити в продукта, тези гранулоцитни концентрати се подлагат на облъчване преди преливането им, без това да се отразява на активността на гранулоцитите[28].
|
След провеждане на алогенни трансплантации, инфекциите с вируси като СМV, ЕВV и други могат да компрометират присадката и да протекат фатално. За лечението им успешно се прилагат вирус-специфични Т-лимфоцити, които се получават чрез ex vivo култивиране с вирусни антигени на лимфоцити от донора на ХСК[29].

Обобщение
Клетъчната терапия все повече навлиза в лечението на хематологичните заболявания. От неспецифично лечение с трансплантация на хемопоетични стволови клетки, тя става все по-прецизна чрез отстраняване или добавяне на отделни клетъчни популации на имунната система. Все още има много въпроси, свързани с най-подходящата комбинация от клетки, тяхното количество и добавени цитокини, както и в кой момент прилагането им би постигнало най-добри резултати.

книгопис:
1. Минчев, М., Имунотерапия на неопластичните заболявания., in Трансфузионна хематология, Т. Лисичков, Editor. 2003: София. p. 383-388.
2. Weiden, P.L., et al., Antileukemic Effect of Chronic Graft-versus-Host Disease. New England Journal of Medicine, 1981. 304(25): p. 1529-1533.
3. Boon, T. and L.J. Old, Cancer Tumor antigens. Curr Opin Immunol, 1997. 9(5): p. 681-3.
4. Kolb, H.J., et al., Donor leukocyte transfusions for treatment of recurrent chronic myelogenous leukemia in marrow transplant patients. Blood, 1990. 76(12): p. 2462-5.
5. Rapoport, A.P., et al., Molecular remission of CML after autotransplantation followed by adoptive transfer of costimulated autologous T cells. Bone Marrow Transplant, 2004. 33(1): p. 53-60.
6. Carella, A.M., et al., Mini-allografts: ongoing trials in humans. Bone Marrow Transplantation, 2000. 25(4): p. 345-350.
7. Slavin, S., et al., Nonmyeloablative stem cell transplantation and cell therapy as an alternative to conventional bone marrow transplantation with lethal cytoreduction for the treatment of malignant and nonmalignant hematologic diseases. Blood, 1998. 91(3): p. 756-63.
8. Slavin, S., et al., Allogeneic cell therapy with donor peripheral blood cells and recombinant human interleukin-2 to treat leukemia relapse after allogeneic bone marrow transplantation. Blood, 1996. 87(6): p. 2195-204.
9. Passweg, J.R., et al., Use of natural killer cells in hematopoetic stem cell transplantation. Bone Marrow Transplant, 2005. 35(7): p. 637-43.
10. Nagler, A., et al., Donor lymphocyte infusion post-non-myeloablative allogeneic peripheral blood stem cell transplantation for chronic granulomatous disease. Bone Marrow Transplant, 1999. 24(3): p. 339-42.
11. Aker, M., et al., Donor lymphocyte infusions to displace residual host hematopoietic cells after allogeneic bone marrow transplantation for beta-thalassemia major. J Pediatr Hematol Oncol, 1998. 20(2): p. 145-8.
12. Banchereau, J. and R.M. Steinman, Dendritic cells and the control of immunity. Nature, 1998. 392(6673): p. 245-52.
13. Mincheff, M., et al., Naked DNA and adenoviral immunizations for immunotherapy of prostate cancer: a phase I/II clinical trial. Eur Urol, 2000. 38(2): p. 208-17.
14. Lacy, M.Q., et al., Idiotype-pulsed antigen-presenting cells following autologous transplantation for multiple myeloma may be associated with prolonged survival. Am J Hematol, 2009. 84(12): p. 799-802.
15. Palma, M., et al., Vaccination with dendritic cells loaded with tumor apoptotic bodies (Apo-DC) in patients with chronic lymphocytic leukemia: effects of various adjuvants and definition of immune response criteria. Cancer Immunol Immunother, 2012. 61(6): p. 865-79.
16. Herbaux, C., et al., Efficacy and tolerability of nivolumab after allogeneic transplantation for relapsed Hodgkin lymphoma. Blood, 2017. 129(18): p. 2471-2478.
17. listed, N.a., Pembrolizumab Approved for Hodgkin Lymphoma. Cancer Discov, 2017. 7(5): p. Of1.
18. Przepiorka, D., et al., FDA Approval: Blinatumomab. Clin Cancer Res, 2015. 21(18): p. 4035-9.
19. Rosenberg, S.A., et al., Gene transfer into humans–immunotherapy of patients with advanced melanoma, using tumor-infiltrating lymphocytes modified by retroviral gene transduction. N Engl J Med, 1990. 323(9): p. 570-8.
20. June, C.H., et al., Engineered T cells for cancer therapy. Cancer Immunol Immunother, 2014. 63(9): p. 969-75.
21. Brentjens, R.J., et al., CD19-targeted T cells rapidly induce molecular remissions in adults with chemotherapy-refractory acute lymphoblastic leukemia. Sci Transl Med, 2013. 5(177): p. 177ra38.
22. Bachmann, M., The UniCAR system: A modular CAR T cell approach to improve the safety of CAR T cells. Immunology Letters, 2019. 211: p. 13-22.
23. Dai, H., et al., Bispecific CAR-T cells targeting both CD19 and CD22 for therapy of adults with relapsed or refractory B cell acute lymphoblastic leukemia. Journal of Hematology & Oncology, 2020. 13(1): p. 30.
24. Zhang, H., et al., A Bcma and CD19 Bispecific CAR-T for Relapsed and Refractory Multiple Myeloma. Blood, 2019. 134(Supplement_1): p. 3147-3147.
25. Han, X., et al., Multi-antigen-targeted chimeric antigen receptor T cells for cancer therapy. Journal of Hematology & Oncology, 2019. 12(1): p. 128.
26. Yoshihara, T., et al., [Granulocyte transfusions for severe infections prior to allogeneic hematopoietic stem cell transplantation]. Rinsho Ketsueki, 2004. 45(7): p. 557-61.
27. West, K.A., et al., Granulocyte transfusions in the management of invasive fungal infections. Br J Haematol, 2017. 177(3): p. 357-374.
28. Adkins, D., et al., Indium-labeled white blood cells apheresed from donors receiving G-CSF localize to sites of inflammation when infused into allogeneic bone marrow transplant recipients. Bone Marrow Transplant, 1997. 19(8): p. 809-12.
29. Houghtelin, A. and C.M. Bollard, Virus-Specific T Cells for the Immunocompromised Patient. Frontiers in immunology, 2017. 8: p. 1272-1272.