معرفی
درمان های CAR-T نشان دهنده یک استراتژی جدید موفق برای درمان بدخیمی های خونی است. با این حال، مطالعات اخیر برخی محدودیت‌ها را نشان داده‌اند، از جمله بروز بیماری پیوند در مقابل میزبان (GVHD)، سمیت عصبی، و سندرم‌های آزادسازی سیتوکین (CRS). این امر محققان را بر آن داشت تا به دنبال سلول های جایگزین و ایمن تر مانند سلول های کشنده طبیعی (NK) باشند.1. سلول‌های NK لنفوسیت‌هایی هستند که سلول‌های تومور و سلول‌های آلوده به ویروس را به طور غیر اختصاصی و بدون ایجاد حساسیت قبلی از بین می‌برند. درمان CAR-NK شامل اصلاح سلول‌های NK با فناوری گیرنده آنتی‌ژن کایمریک بالغ (CAR) برای بهره‌برداری از مکانیسم منحصربه‌فرد تشخیص سلول هدف و توانایی گسترده کشتن تومور است. شکل 1 استراتژی درمانی CAR-NK را نشان می دهد1. در مقایسه با درمان CAR-T، درمان CAR-NK دارای مزایای متعددی است، مانند کاهش GVHD و کاهش قابل توجه سمیت CRS و سمیت سندرم سمیت عصبی مرتبط با سلول های فاکتور ایمنی، که ایمنی کلی را افزایش می دهد.2، 3. علاوه بر این، سلول‌های NK دارای مکان‌های تشخیص تومور متعدد هستند، در نتیجه به طور بالقوه شکست فرار آنتی ژنی را کاهش می‌دهند.4.
شکل 1. نمودار درمان CAR-NK.
طراحی مولکول ماشین
CAR این توانایی را دارد که به طور خاص سلول های هدف را تشخیص دهد و سلول های NK را برای کشتن سلول های تومور فعال کند. بنابراین، طراحی و مهندسی ساختار CAR برای موفقیت درمانی CAR-NK حیاتی است. مانند CAR-T، CAR از یک دامنه اتصال آنتی ژن خارج سلولی، یک دامنه لولا، یک دامنه بین غشایی (TM) و یک دامنه درون سلولی تشکیل شده است.2. دامنه خارج سلولی حاوی یک قطعه متغیر تک زنجیره ای (scFv) مشتق شده از آنتی بادی های مونوکلونال است که توانایی شناسایی و اتصال خاص آنتی ژن های تومور را فراهم می کند. دامنه لولا، دامنه خارج سلولی را به دامنه TM متصل می کند5. دامنه سیگنال دهی درون سلولی قدرت سیگنال فعال سازی را تعیین می کند و به طور مستقیم بر اثر کشتن تأثیر می گذارد.6. جدول 1 مولکول های ساختار CAR را در CAR-NK خلاصه می کند2.
جدول 1. مولکول های ساختار CAR در CAR-NK
در حال حاضر چهار نسل از خودروها با ساختار و ترکیبات مختلف وجود دارد (شکل 2). خودروهای نسل اول تنها حاوی CD3ζ یا DAP12 به عنوان دامنه های ساختاری سیگنال هستند. CARهای نسل دوم یک دامنه ساختاری سیگنالینگ دوم شامل CD28 یا 4-1BB متصل به CD3ζ را بیان می کنند، و CARهای نسل سوم شامل CD3ζ و دو حوزه سیگنالینگ همزمان (CD28 و 4-1BB) هستند. در نهایت، CARهای نسل چهارم شامل سلول‌های NK می‌توانند سیتوکین‌هایی مانند IL-2 و IL-15 را آزاد کنند که تکثیر سلول‌های NK را تنظیم می‌کنند. این به طور موثری فعالیت ضد توموری سلول های NK را در برابر زنوگرافت های لنفوم افزایش می دهد1، 7.
شکل 2. چهار نسل ساختار CAR.
(doi:10.1186/s40364-022-00364-6)
منبع سلول های NK
رده های سلولی NK-92 به دلیل ظرفیت تکثیر قابل توجهی که دارند به طور گسترده به عنوان منبع سلول های CAR-NK مورد استفاده قرار گرفته اند. IVF و کاهش حساسیت به چرخه های انجماد/ذوب مکرر. با این حال، به عنوان سلول های لنفوم سلول NK بدخیم، سلول های NK92 دارای محدودیت های ذاتی هستند، از جمله خطر بالقوه تومورزایی، عدم بیان CD16 و NKp44، و نیاز به تابش کشنده قبل از انفوزیون، که مانع از آن می شود. in vivo پتانسیل برای گسترش
خون بند ناف (UCB) منبع جذاب دیگری از سلول های NK با مزایای مختلف مانند در دسترس بودن محصولات آماده، خطر کم آلودگی سلول های T و پتانسیل بالا برای تکثیر و ماندگاری است. in vivo. برای غلبه بر محدودیت‌های حجمی، UCBها با روش‌های مختلف شامل مخلوطی از سیتوکین‌ها و سلول‌های ارائه‌دهنده آنتی‌ژن مصنوعی به مقادیر زیادی گسترش می‌یابند.
علاوه بر این، سلول های NK را می توان از منابع دیگر (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) مشتق کرد، از جمله خون محیطی (PB)، خون بند ناف (CB)، سلول های تک هسته ای خون محیطی (PBMCs)، و سلول های بنیادی مانند سلول های بنیادی پرتوان القایی. سلول ها (iPSC)8، 9. دانشمندان در حال تحقیق در مورد استفاده از سلول های NK هستند و بهترین منبع ایمونوتراپی سلول های NK را برای تحقیقات خود پیدا خواهند کرد.
تهیه و گسترش سلول های CAR-NK
با پیشرفت در فناوری مهندسی ژنتیک، چندین روش برای تولید سلول های CAR-NK ایجاد شده است. معمولاً در سیستم‌های انتقال CAR-NK از حامل‌های ویروسی و غیر ویروسی استفاده می‌شود. ناقل های ویروسی شامل رترو ویروس ها، لنتی ویروس ها و ویروس های مرتبط با آدنو (AAVs) هستند.6، با انتقال رتروویروسی رایج ترین روش برای تحویل CAR به سلول های NK است. ناقل های غیر ویروسی شامل ترانسپوزون های زیبای خفته و PiggyBac هستند. علاوه بر این، الکتروپوراسیون mRNA و تکنیک CRISPR/Cas9 نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
تکنیک‌های مختلفی برای گسترش سلول‌های CAR-NK وجود دارد، و دو روش متداول شامل سلول‌های تغذیه‌کننده و مخلوط‌های سیتوکین هستند. سیتوکین ها برای in vivo توسعه و بقای سلول های NK IL-21 تکثیر سلول های NK را ترویج می کند و عملکرد سیتوتوکسیک آنها را افزایش می دهد. IL-15 گسترش و فعالیت سیتوتوکسیک سلول های NK را تحریک می کند. همچنین در ترکیب با IL-2 برای گسترش سلول های NK استفاده می شود در شرایط آزمایشگاهی 10، 11. Sino Biological سیتوکین های درجه GMP از جمله ارائه می دهد IL-2، IL-12، IL-15و IL-21و نیز فراهم می کند راه حل های کامل برای درمان CAR-NK برای حمایت از ایمونوتراپی سلولی
آزمایشات بالینی CAR-NK
از آگوست 2023، چندین آزمایش بالینی تومور جامد و هماتولوژیک با درمان‌های CAR-NK در سراسر جهان انجام شده است. در حال حاضر هیچ داروی CAR-NK مورد تایید FDA وجود ندارد و اکثریت قریب به اتفاق در مراحل پیش بالینی هستند و برخی وارد فاز I/II بالینی می شوند (جدول 2).
اخیراً یک درمان CAR-NK با هدف CD19 برای درمان لوسمی/لنفوم لنفوبلاستیک سلول B در یک کارآزمایی فاز I/II (NCT05654038) ایجاد شده است. این یک مطالعه تک مرکزی، برچسب باز، تک بازویی، غیرتصادفی و آغاز شده توسط محقق برای ارزیابی اثربخشی و ایمنی سلول درمانی جهانی CAR-NK (UCAR-NK) ضد CD19 همراه با HSCT برای درمان است. بدخیمی های خونی سلول B. علاوه بر این، هدف یک کارآزمایی بالینی دیگر (NCT05528341) ارزیابی ایمنی و اثرات تزریق NKG2D-CAR-NK92 برای درمان تومورهای جامد عودکننده/نسوز است.
کارآزمایی‌های بالینی شامل درمان CAR-NK عمدتاً بر روی بدخیمی‌های خونی، از جمله لنفوم سلول B، لنفوم غیر هوچکین سلول B (NHL سلول B)، لوسمی میلوئید حاد (AML)، بدخیمی‌های هماتولوژیک سلول B، لوکمی لنفوبلاستیک حاد متمرکز شده‌اند. و مولتیپل میلوما12-14. درمان CAR-NK همچنین در مورد تومورهای جامد مانند گلیوبلاستوما، سرطان سینه، سرطان سلول کوچک ریه، سرطان کولورکتال، سرطان پروستات و سرطان تخمدان در حال آزمایش است.11، 15، 16. این آزمایشات بالینی نشان می دهد که درمان های CAR-NK هدف قرار می گیرند CD19، CD7، CD22، CD33، CD70، BCMA، NKG2D، HER2DLL3، مزوتلین، ROBO1، کلودین 6یا PSMA برای دستیابی به اثربخشی درمانی13، 16.
جدول 2. کارآزمایی های بالینی شامل درمان با سلول های CAR-NK
نتیجه
سلول های CAR-NK دارای مزایای منحصر به فردی نسبت به سلول های CAR-T هستند، مانند کشتن دقیق تر، منابع سلولی بیشتر، و کارایی بیشتر در برابر تومورهای جامد. با این حال، برخی از چالش‌ها مانند سمیت سلولی، راندمان انتقال پایین و مشکلات ذخیره‌سازی باقی می‌مانند. همانطور که درمان‌های CAR-NK همچنان در حال توسعه و اصلاح هستند، مطالعات پیش بالینی و داده‌های بالینی اولیه نشان می‌دهند که درمان با CAR-NK ایمنی را بهبود بخشیده است. درمان با CAR-NK محدودیت‌های تطابق آنتی ژن لکوسیتی انسانی را ندارد، دارای GVHD، CRS و سمیت عصبی کمتری است، علاوه بر این پتانسیل استفاده از سلول‌های NK آلوژنیک به‌عنوان پلتفرم CAR برای درمان «خارج از قفسه» را دارد. بنابراین، درمان CAR-NK به عنوان یک استراتژی جدید درمان سرطان با عوارض جانبی کمتر، نویدبخش است.
منابع
1. معروفی ف، صالح م.م، رحمان اچ اس، و همکاران. سلول های NK مهندسی شده توسط خودرو. یک گزینه درمانی امیدوارکننده برای درمان بدخیمی های خونی. سلول های بنیادی Res آنجا. 2021; 12 (1): 374. منتشر شده در 2 ژوئیه 2021. doi:10.1186/s13287-021-02462-y
2. Pang Z، Wang Z، Li F، Feng C، Mu X. پیشرفت فعلی درمان CAR-NK در درمان سرطان. سرطان ها (بازل). 2022; 14(17):4318. منتشر شده در 2 سپتامبر 2022 doi:10.3390/cancers14174318
3. Valeri A، García-Ortiz A، Castellano E، و همکاران. غلبه بر مکانیسم های مقاومت تومور در سلول درمانی CAR-NK ایمونول رو به جلو 2022؛ 13:953849. منتشر شده در 3 آگوست 2022 doi:10.3389/fimmu.2022.953849
4. لیو ای، مارین دی، بانرجی پی، و همکاران. استفاده از سلول های کشنده طبیعی انتقال یافته با CAR در تومورهای لنفاوی CD19 مثبت. N Engl J Med. 2020; 382 (6): 545-553. doi:10.1056/NEJMoa1910607
5. Fujiwara K، Tsunei A، Kusabuka H، Ogaki E، Tachibana M، Okada N. دامنه های لولا و گذرنده گیرنده آنتی ژن کایمریک بیان گیرنده و آستانه سیگنالینگ را تنظیم می کنند. سلول ها. 2020; 9 (5): 1182. منتشر شده در 9 مه 2020. doi:10.3390/cells9051182)
6. Gong Y، Klein Wolterink RGJ، Wang J، Bos GMJ، Germeraad WTV. طراحی و مهندسی سلول کشنده طبیعی گیرنده آنتی ژن کایمریک (CAR-NK) برای درمان سرطان. جی هماتول اونکول. 2021; 14 (1): 73. منتشر شده در 1 مه 2021. doi:10.1186/s13045-021-01083-5
7. Zhang L، Meng Y، Feng X، Han Z. سلول های CAR-NK برای ایمونوتراپی سرطان: از نیمکت تا کنار تخت. Biomark Res. 2022; 10 (1): 12. منتشر شده در 18 مارس 2022. doi:10.1186/s40364-022-00364-6
8. Zhao X، Cai L، Hu Y، Wang H. ایمونوتراپی طبیعی مبتنی بر سلول های خون بندناف برای سرطان. ایمونول رو به جلو. 2020؛ 11:584099. منتشر شده در 22 اکتبر 2020 doi:10.3389/fimmu.2020.584099
9. Xie G، Dong H، Liang Y، Ham JD، Rizwan R، Chen J. سلول‌های CAR-NK: یک ایمونوتراپی سلولی امیدوارکننده برای سرطان. EBioMedicine. 2020؛ 59:102975. doi:10.1016/j.ebiom.2020.102975
10. Hu W، Wang G، Huang D، Sui M، Xu Y. ایمونوتراپی سرطان مبتنی بر سلول های کشنده طبیعی: پیشرفت فعلی و فرصت های جدید. ایمونول رو به جلو. 2019; 10: 1205. منتشر شده در 31 مه 2019 doi:10.3389/fimmu.2019.01205
11. Kilgour MK، Bastin DJ، Lee SH، Ardolino M، McComb S، Visram A. پیشرفت در درمان CAR-NK: درس هایی که باید از درمان CAR-T آموخت. ایمونول رو به جلو. 2023؛ 14:1166038. منتشر شده در 2 مه 2023 doi:10.3389/fimmu.2023.1166038
12. Huang R، Wen Q، Zhang X. سلول درمانی CAR-NK برای بدخیمی های خونی: آخرین به روز رسانی ها از ASH 2022. جی هماتول اونکول. 2023؛ 16 (1): 35. منتشر شده در 7 آوریل 2023 doi:10.1186/s13045-023-01435-3
13. Shao R، Li Z، Xin H، و همکاران. نشانگرهای زیستی به عنوان اهدافی برای سلول درمانی CAR-T/NK در AML Biomark Res. 2023؛ 11 (1): 65. منتشر شده در 17 ژوئن 2023. doi:10.1186/s40364-023-00501-9
14. Tian X، Zhang R، Qin H، و همکاران. ایمونوتراپی لنفوم سلول B با سلول های CAR NK-92 هدایت شده با CD22. سنت یورو جی ایمونول. 2023; 48 (1): 1-13. doi:10.5114/ceji.2023.126672
15. Jan CI، Huang SW، Canoll P، و همکاران. هدف قرار دادن آنتی ژن G لکوسیت انسانی با گیرنده های آنتی ژن سلولی کشنده طبیعی کایمریک، سرکوب سیستم ایمنی در تومورهای جامد تخریب شده را معکوس می کند. J Immunoother سرطان. 2021; 9(10):e003050. doi:10.1136/jitc-2021-003050
16. خوار ام بی، گائو جی، رفیق م، و همکاران. شکستن موانع: پتانسیل سلول‌های هوشمند NK مهندسی شده با CAR در برابر تومورهای جامد [published online ahead of print, 2023 Aug 11]. جی سل بیوشیمی. 2023; 10.1002/jcb.30460. doi:10.1002/jcb.30460
