Μία από τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στην αντιμετώπιση του καρκίνου είναι τα λεγόμενα CAR-NK (natural killer) κύτταρα, δηλαδή μηχανικά τροποποιημένα κύτταρα του ανοσοποιητικού που μπορούν να προγραμματιστούν για να καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα. Παρόμοια με τα CAR-T κύτταρα, τα CAR-NK κύτταρα προσφέρουν νέες δυνατότητες στην ανοσοθεραπεία.
Ερευνητές του MIT και της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο για να τροποποιούν τα CAR-NK κύτταρα, καθιστώντας τα πολύ λιγότερο πιθανό να απορριφθούν από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς, κάτι που αποτελεί συχνό πρόβλημα σε τέτοιου είδους θεραπείες. Η νέα αυτή εξέλιξη μπορεί επίσης να διευκολύνει την παραγωγή «έτοιμων προς χρήση» CAR-NK κυττάρων που θα μπορούν να χορηγούνται στους ασθενείς αμέσως μετά τη διάγνωση, ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι απαιτούν αρκετές εβδομάδες.
«Αυτό μας επιτρέπει να κάνουμε τροποποίηση ενός βήματος στα CAR-NK κύτταρα, ώστε να αποφύγουν την απόρριψη από τα Τ κύτταρα και άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού. Επιπλέον, καταστρέφουν καλύτερα τα καρκινικά κύτταρα και είναι πιο ασφαλή», δηλώνει ο Τζιάνζου Τσεν, καθηγητής βιολογίας στο MIT, μέλος του Koch Institute for Integrative Cancer Research και ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης.
Ύστερα από μελέτη σε ποντίκια με ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα, οι ερευνητές απέδειξαν ότι αυτά τα CAR-NK κύτταρα μπορούσαν να καταστρέψουν τα περισσότερα καρκινικά κύτταρα, ενώ ταυτόχρονα παραμένουν αόρατα στο ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή.
Η απόκρυψη από το ανοσοποιητικό σύστημα
Τα NK κύτταρα αποτελούν κρίσιμο κομμάτι της φυσικής ανοσολογικής άμυνας του οργανισμού και η κύρια λειτουργία τους είναι να εντοπίζουν και να καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα ή κύτταρα μολυσμένα από ιούς. Μία από τις στρατηγικές καταστροφής κυττάρων που χρησιμοποιούν, η οποία χρησιμοποιείται και από τα Τ κύτταρα, ονομάζεται αποκοκκίωση (degranulation). Με αυτή τη διαδικασία, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού απελευθερώνουν την πρωτεΐνη perforin, η οποία προκαλεί πόρους σε άλλα κύτταρα και οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο.
Για τη δημιουργία CAR-NK κυττάρων, οι γιατροί παίρνουν αρχικά δείγμα αίματος από τον ασθενή. Τα NK κύτταρα απομονώνονται και τροποποιούνται, ώστε να εκφράζουν μία επιθετική πρωτεΐνη υποδοχέα (CAR), σχεδιασμένη να στοχεύει συγκεκριμένες πρωτεΐνες που βρίσκονται στα καρκινικά κύτταρα. Στη συνέχεια, τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται για αρκετές εβδομάδες μέχρι να υπάρχουν αρκετά για να εγχυθούν ξανά στον ασθενή. Παρόμοια διαδικασία χρησιμοποιείται και για τη δημιουργία CAR-T κυττάρων. Αν και αρκετές θεραπείες CAR-T έχουν εγκριθεί για αιματολογικούς καρκίνους όπως το λέμφωμα και η λευχαιμία, οι θεραπείες CAR-NK βρίσκονται ακόμη σε κλινικές δοκιμές.
Επειδή η ανάπτυξη ενός πληθυσμού τροποποιημένων κυττάρων απαιτεί πολύ χρόνο και τα κύτταρα μπορεί να μην είναι τόσο βιώσιμα όσο αυτά από έναν υγιή δότη, οι ερευνητές εξετάζουν την εναλλακτική χρήσης NK κυττάρων από υγιείς δότες. Τέτοια κύτταρα θα μπορούσαν να καλλιεργηθούν σε μεγάλες ποσότητες και να είναι διαθέσιμα ανά πάσα στιγμή. Ωστόσο, το μειονέκτημά τους είναι ότι το ανοσοποιητικό σύστημα του λήπτη μπορεί να τα αναγνωρίσει ως ξένα και να τα καταστρέψει πριν ξεκινήσουν την καταστροφή των καρκινικών κυττάρων.
Στη νέα μελέτη, η ομάδα του MIT προσπάθησε να βρει τρόπο να «κρύψει» τα NK κύτταρα από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς. Μέσω μελετών αλληλεπιδράσεων ανοσοκυττάρων, διαπίστωσαν ότι τα NK κύτταρα μπορούν να αποφύγουν την αντίδραση Τ-κυττάρων αν δεν εκφράζουν επιφανειακές πρωτεΐνες που ονομάζονται HLA κλάσης 1. Αυτές οι πρωτεΐνες, συνήθως παρούσες στην επιφάνεια των NK κυττάρων, μπορούν να ενεργοποιήσουν τα Τ κύτταρα να επιτεθούν, αν το ανοσοποιητικό σύστημα δεν τα αναγνωρίσει ως «δικά του».
Για να αξιοποιήσουν αυτό το εύρημα, οι ερευνητές τροποποίησαν τα κύτταρα ώστε να εκφράζουν μια αλληλουχία siRNA που παρεμβαίνει στα γονίδια των πρωτεϊνών HLA κλάσης 1. Επιπλέον, εισήγαγαν το γονίδιο CAR, καθώς και το γονίδιο για τις πρωτεΐνες PD-L1 ή single-chain HLA-E (SCE). Οι πρωτεΐνες PD-L1 και SCE ενισχύουν την αποτελεσματικότητα των NK κυττάρων, αυξάνοντας την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη θανάτωση καρκινικών κυττάρων. Όλα αυτά τα γονίδια μπορούν να φέρουν σε ένα μόνο κομμάτι DNA, γνωστό ως construct, διευκολύνοντας τη μετατροπή των NK κυττάρων του δότη σε CAR-NK, κύτταρα που μπορούν να ξεφεύγουν από το ανοσοποιητικό σύστημα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτό το construct για να δημιουργήσουν CAR-NK κύτταρα που στοχεύουν την πρωτεΐνη CD-19, συχνά παρούσα στα καρκινικά Β κύτταρα ασθενών με λέμφωμα.
Απελευθέρωση των NK κυττάρων
Οι ερευνητές δοκίμασαν αυτά τα CAR-NK κύτταρα σε ποντίκια με ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα, τα οποία είχαν επίσης εγχυθεί με κύτταρα λεμφώματος. Τα ποντίκια που έλαβαν CAR-NK κύτταρα με το νέο construct διατήρησαν τον πληθυσμό NK κυττάρων για τουλάχιστον τρεις εβδομάδες και τα κύτταρα ήταν ικανά να εξαλείψουν σχεδόν πλήρως τον καρκίνο. Στα ποντίκια που έλαβαν είτε μη τροποποιημένα NK κύτταρα είτε NK κύτταρα με μόνο το CAR γονίδιο, τα κύτταρα του ξενιστή επιτέθηκαν στα κύτταρα του δότη. Σε αυτά τα ποντίκια, τα NK κύτταρα αφανίστηκαν μέσα σε δύο εβδομάδες και ο καρκίνος εξαπλώθηκε ανεξέλεγκτα.
Επιπλέον, τα CAR-NK κύτταρα που τροποποιήθηκαν ήταν πολύ λιγότερο πιθανό να προκαλέσουν σύνδρομο απελευθέρωσης κυτοκινών, μία κοινή παρενέργεια ανοσοθεραπειών που μπορεί να είναι απειλητική για τη ζωή.
Λόγω της ενδεχόμενα καλύτερης ασφάλειάς τους, ο Τσεν προβλέπει ότι τα CAR-NK κύτταρα θα μπορούσαν στο μέλλον να αντικαταστήσουν τα CAR-T κύτταρα. Οποιαδήποτε CAR-NK κύτταρα που βρίσκονται σε ανάπτυξη για λέμφωμα ή άλλους τύπους καρκίνου θα είναι πιθανό να προσαρμοστούν, προσθέτοντας το construct που αναπτύχθηκε σε αυτή τη μελέτη.
Οι ερευνητές σκοπεύουν τώρα να διεξάγουν κλινική δοκιμή αυτής της προσέγγισης, συνεργαζόμενοι με συναδέλφους στο Dana-Farber. Παράλληλα συνεργάζονται με μια τοπική βιοτεχνολογική εταιρεία για τη δοκιμή CAR-NK κυττάρων σε ασθενείς με λύκο, μία αυτοάνοση ασθένεια όπου το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται σε υγιείς ιστούς και όργανα.
