Moștenirea genetică a pacientului poate influența eficacitatea și toxicitatea terapiilor CAR-T
Variațiile genetice moștenite ale pacienților pot influența modul în care funcționează terapiile CAR-T, inclusiv capacitatea celulelor modificate de a se multiplica și riscul apariției unor reacții adverse severe, potrivit unui studiu publicat în Science Immunology.
Cercetătorii au analizat genomurile a peste 200 de pacienți cu limfoame agresive tratați în cadrul a două studii clinice majore și au identificat variante ale unor gene asociate cu toxicitatea tratamentului, cu protecția față de reacțiile adverse sau cu o expansiune mai mare a celulelor CAR-T.
Rezultatele arată că terapia celulară nu este influențată doar de modificarea genetică realizată în laborator. Deoarece celulele CAR-T sunt produse pornind de la limfocitele pacientului, ele păstrează și variantele genetice germinale, prezente în toate celulele organismului și moștenite de la părinți.
„Aceste rezultate au implicații importante pentru înțelegerea modului în care celulele CAR-T se comportă la pacienți, deoarece fiecare produs CAR-T este unic pentru persoana de la care este fabricat, spre deosebire de formele anterioare de tratament, care sunt identice pentru toți pacienții”, a explicat dr. Mark B. Leick, autorul principal al studiului și oncolog în cadrul Mass General Brigham Cancer Institute.
Studiul a fost coordonat de cercetători de la Mass General Brigham Cancer Institute, Broad Institute of MIT and Harvard și Dana-Farber Cancer Institute.
Terapiile CAR-T sunt „medicamente vii”, diferite de la un pacient la altul
În cadrul terapiei CAR-T, limfocitele T ale pacientului sunt recoltate și modificate genetic pentru a exprima un receptor himeric capabil să recunoască anumite molecule de pe suprafața celulelor tumorale. Celulele sunt apoi multiplicate și administrate din nou pacientului.
Această strategie a schimbat tratamentul mai multor cancere hematologice, inclusiv al unor forme agresive de limfom. Totuși, răspunsul la terapie și riscul reacțiilor adverse diferă considerabil între pacienți.
Printre principalele complicații se numără sindromul de eliberare de citokine – CRS, caracterizat printr-un răspuns inflamator sistemic intens, și sindromul de neurotoxicitate asociat celulelor efectoare imune – ICANS. Ambele complicații pot deveni severe și necesită monitorizare atentă, unul dintre motivele pentru care tratamentul este administrat în principal în centre specializate.
Până în prezent, evaluarea riscului s-a bazat mai ales pe factori precum încărcătura tumorală, markerii inflamatori sau expansiunea celulelor CAR-T după administrare. Noul studiu indică faptul că genetica germinală a pacientului reprezintă o altă variabilă care ar putea contribui la comportamentul acestor „medicamente vii”.
Au fost analizate genomurile pacienților din studiile ZUMA-1 și ZUMA-7
Cercetătorii au realizat secvențierea întregului genom pentru pacienți cu limfoame agresive tratați cu axicabtagene ciloleucel, o terapie CAR-T îndreptată împotriva antigenului CD19.
Analiza a inclus 86 de pacienți evaluabili din studiul ZUMA-1 și 150 de pacienți din studiul ZUMA-7. Datele genomice au fost corelate cu severitatea reacțiilor adverse, nivelurile citokinelor inflamatorii și expansiunea celulelor CAR-T după administrare. Cercetătorii au efectuat și experimente de laborator pentru a verifica efectele biologice ale variantelor identificate.
În prima etapă, autorii au analizat gene asociate cu limfohistiocitoza hemofagocitară – HLH, un sindrom hiperinflamator rar care prezintă anumite asemănări biologice cu toxicitatea provocată de terapiile CAR-T.
Variantele STXBP2, asociate cu inflamația și toxicitatea
În studiul ZUMA-1, variante potențial dăunătoare ale genei STXBP2 au fost identificate la șase pacienți, toți aparținând grupului care a prezentat toxicitate. Niciun pacient din grupul de control nu avea astfel de variante.
Până în ziua a zecea după administrarea terapiei, toți purtătorii variantelor STXBP2 îndepliniseră criteriul combinat de toxicitate, comparativ cu aproximativ jumătate dintre ceilalți pacienți. Variantele au fost asociate și cu apariția mai rapidă a reacțiilor adverse.
STXBP2 participă la procesul prin care limfocitele eliberează granule citotoxice pentru a distruge celulele-țintă. Atunci când funcția genei este afectată, celulele imune pot elimina mai greu ținta, continuând în același timp să producă semnale inflamatorii.
Pentru a testa mecanismul, cercetătorii au utilizat tehnologia CRISPR-Cas9 pentru a elimina STXBP2 din celule CAR-T provenite de la donatori sănătoși. Celulele rezultate au prezentat o capacitate redusă de degranulare și de distrugere a celulelor tumorale, dar au produs mai mult interferon-gamma – IFN-γ.
La rândul său, IFN-γ a activat macrofagele, determinând eliberarea unor citokine inflamatorii precum IL-6 și TNF-α, implicate în sindromul de eliberare de citokine. Experimentele cu celule care exprimau variantele STXBP2 identificate la pacienți au produs rezultate similare.
Asocierea dintre STXBP2 și toxicitate nu a fost însă confirmată în ZUMA-7. Autorii arată că pacienții din ZUMA-1 fuseseră tratați mai intens anterior și prezentau un nivel inițial de inflamație mai ridicat. Efectul variantelor ar putea fi, prin urmare, dependent de context, devenind vizibil în special atunci când sistemul imun este supus unui stimul foarte puternic.
ADAMTSL3, asociată cu protecția față de toxicitate
În ambele studii, variantele genei ADAMTSL3 au fost întâlnite mai frecvent la pacienții care nu au prezentat toxicitate severă.
ADAMTSL3 este implicată în reglarea căii de semnalizare TGF-β, care controlează activitatea limfocitelor T. Purtătorii acestor variante au avut niveluri maxime mai scăzute de IL-15, o citokină asociată anterior cu neurotoxicitatea și CRS.
Rezultatul sugerează un posibil efect protector, însă asocierea statistică a fost nominală și trebuie confirmată în studii mai ample.
Variantele PTPN22, asociate cu expansiunea celulelor CAR-T
Cea mai puternică asociere observată în ambele cohorte a implicat gena PTPN22, un regulator negativ al activării limfocitelor T.
Purtătorii variantelor potențial dăunătoare ale PTPN22 au prezentat cele mai ridicate niveluri de expansiune a celulelor CAR-T, deși reprezentau doar aproximativ 5% dintre pacienți. Expansiunea acestor celule după administrare reprezintă un indicator important al activității terapiei.
Totuși, studiul nu demonstrează că aceste variante determină automat un răspuns tumoral mai bun. Ratele de răspuns au fost similare între purtători și non-purtători, iar relația dintre expansiunea celulară, eficacitate și neurotoxicitate rămâne complexă.
Implicații pentru selecția donatorilor și proiectarea viitoarelor terapii
Rezultatele ar putea deveni relevante și pentru dezvoltarea terapiilor CAR-T alogene, fabricate din celulele unui donator sănătos și utilizate pentru tratarea mai multor pacienți.
„Acest lucru poate avea implicații pentru identificarea donatorului potrivit, în condițiile în care un singur donator poate furniza celule T pentru sute de pacienți, dar și pentru proiectarea unor celule CAR-T îmbunătățite, pe baza unei înțelegeri mai profunde a modului în care variația genetică umană le influențează comportamentul”, a declarat dr. Marcela Maus, coautor principal al studiului.
Într-un asemenea scenariu, variantele genetice ale donatorului ar putea influența caracteristicile unui număr mare de produse terapeutice, ceea ce ridică posibilitatea utilizării viitoare a screeningului genetic al donatorilor.
Deocamdată, rezultatele nu justifică testarea genetică de rutină înaintea terapiei CAR-T. Variantele identificate au fost rare, majoritatea pacienților analizați aveau ascendență europeană, iar constatările trebuie validate în cohorte mai mari și pentru alte produse CAR-T, tipuri de cancer și populații.
Studiul demonstrează însă că genomul pacientului poate influența atât siguranța, cât și activitatea unei terapii celulare personalizate. În viitor, analiza genetică ar putea contribui nu doar la anticiparea toxicității, ci și la proiectarea unor celule CAR-T mai eficiente și mai sigure.
Citește și
#BiotechWeek2020. Ce sunt și cum funcționează terapiile celulare CAR-T?