La transferencia adoptiva de células ( ACT ) es la transferencia de células a un paciente . [1] Las células pueden haberse originado en el paciente o en otro individuo. Las células se derivan más comúnmente del sistema inmunológico con el objetivo de mejorar la funcionalidad y las características inmunes. En la inmunoterapia autóloga contra el cáncer , las células T se extraen del paciente, se modifican genéticamente y se cultivan in vitro y se devuelven al mismo paciente. Comparativamente, las terapias alogénicas implican células aisladas y expandidas de un donante separado del paciente que recibe las células. [2]
En la década de 1960, se descubrió que los linfocitos eran los mediadores del rechazo de aloinjertos en animales. Los intentos de utilizar células T para tratar tumores murinos trasplantados requirieron cultivar y manipular células T en cultivo. Se transfirieron linfocitos singénicos de roedores fuertemente inmunizados contra el tumor para inhibir el crecimiento de pequeños tumores establecidos, convirtiéndose en el primer ejemplo de ACT. [3]
La descripción del factor de crecimiento de células T interleucina-2 (IL-2) en 1976 permitió que los linfocitos T crecieran in vitro , a menudo sin pérdida de funciones efectoras. Altas dosis de IL-2 podrían inhibir el crecimiento tumoral en ratones. En 1982, los estudios demostraron que los linfocitos inmunes intravenosos podrían tratar los linfomas FBL3 subcutáneos voluminosos. La administración de IL-2 después de la transferencia celular mejoró el potencial terapéutico. [3]
En 1985, la administración de IL-2 produjo regresiones tumorales duraderas en algunos pacientes con melanoma metastásico . Los linfocitos que se infiltran en el estroma de los tumores trasplantables en crecimiento proporcionaron una fuente concentrada de linfocitos infiltrantes de tumores (TIL) y podrían estimular la regresión de los tumores de pulmón y hígado establecidos. En 1986, se descubrió que los TIL humanos de melanomas resecados contenían células que podían reconocer tumores autólogos. En 1988, se demostró que los TIL autólogos reducen los tumores de melanoma metastásico. [3] Los TIL derivados de tumores son generalmente mezclas de células T CD8 + y CD4 + con pocas células contaminantes importantes. [3]
En 1989, Zelig Eshhar publicó el primer estudio en el que se reemplazaba el receptor objetivo de una célula T y señaló que esto podría usarse para dirigir las células T para que ataquen cualquier tipo de célula; ésta es la biotecnología esencial que subyace a la terapia CAR-T . [4]
Las respuestas fueron a menudo de corta duración y desaparecieron días después de la administración. En 2002, la linfodepleción mediante un régimen de quimioterapia no mieloablativa administrado inmediatamente antes de la transferencia de TIL aumentó la regresión del cáncer, así como la repoblación oligoclonal persistente del huésped con los linfocitos transferidos. En algunos pacientes, las células antitumorales administradas representaron hasta el 80% de las células T CD8 + meses después de la infusión. [3]
Inicialmente, el melanoma era el único cáncer que producía cultivos TIL útiles de forma reproducible. En 2006, la administración de linfocitos circulantes normales transducidos con un retrovirus que codifica un receptor de células T (TCR) que reconocía el antígeno de melanoma-melanocito MART-1 , medió la regresión tumoral. En 2010, se demostró que la administración de linfocitos modificados genéticamente para expresar un receptor de anticuerpos quimérico (CAR) contra el antígeno CD19 de células B media la regresión de un linfoma de células B avanzado . [3]
En 2010, los médicos habían comenzado tratamientos experimentales para pacientes con leucemia utilizando células T dirigidas a CD19 con ADN añadido para estimular la división celular. Hasta 2015, los ensayos habían tratado a unos 350 pacientes con leucemia y linfoma. El antígeno CD19 aparece sólo en las células B , que fallan en el linfoma y la leucemia. La pérdida de células B se puede contrarrestar con inmunoglobulina . [4]
Las empresas emergentes, incluida Juno Therapeutics, aprovechan la combinación de tumores agresivos y la voluntad de la FDA de aprobar terapias potenciales para tales dolencias para acelerar la aprobación de nuevas terapias. [4]
En la terapia de puntos de control, los anticuerpos se unen a moléculas involucradas en la regulación de las células T para eliminar las vías inhibidoras que bloquean las respuestas de las células T, lo que se conoce como terapia de puntos de control inmunológico. [4]
A partir de 2015 la técnica se había ampliado para tratar el cáncer de cuello uterino , linfoma , leucemia , cáncer de vías biliares y neuroblastoma [3] y en 2016, cáncer de pulmón , cáncer de mama , sarcoma y melanoma . [5] En 2016, se utilizaron células T modificadas con receptor de antígeno quimérico (CAR) específico de CD19 para tratar pacientes con neoplasias malignas de células B CD19+ refractarias y en recaída, incluida la leucemia linfoblástica aguda de células B (LLA-B) que alberga un reordenamiento del linaje mixto. gen de la leucemia (MLL) con células CD19 CAR-T. [6]
En 2016, los investigadores desarrollaron una técnica que utilizaba el ARN de las células cancerosas para producir células T y una respuesta inmune. Encerraron el ARN en una membrana grasa cargada negativamente. In vivo , esta carga eléctrica guió las partículas hacia las células inmunes dendríticas del paciente que especifican los objetivos del sistema inmunológico. [7]
En 2017, los investigadores anunciaron el primer uso de células de donantes (en lugar de las propias células de los pacientes) para vencer la leucemia en dos bebés en los que otros tratamientos habían fracasado. Las células tenían cuatro modificaciones genéticas. Dos se hicieron usando TALEN . Uno cambió las células para que no atacaran todas las células de otra persona. Otra modificación convirtió a las células tumorales en su objetivo. [8]
En el melanoma, una muestra de melanoma resecada se digiere en una suspensión unicelular o se divide en múltiples fragmentos tumorales. El resultado se cultiva individualmente en IL-2. Los linfocitos crecen demasiado. Destruyen los tumores de la muestra en un plazo de 2 a 3 semanas. Luego producen cultivos puros de linfocitos que pueden analizarse para determinar su reactividad contra otros tumores, en ensayos de cocultivo. Luego se expanden los cultivos individuales en presencia de IL-2 y exceso de anticuerpos anti-CD3 irradiados . Este último se dirige a la subunidad épsilon dentro del complejo CD3 humano del TCR. 5 a 6 semanas después de la resección del tumor, se pueden obtener hasta 10 11 linfocitos. [3]
Antes de la infusión, se somete a un régimen preparativo de reducción de los linfocitos, típicamente 60 mg/kg de ciclofosfamida durante 2 días y 25 mg/m 2 de fludarabina administrados durante 5 días. Esto aumenta sustancialmente la persistencia de las células infundidas y la incidencia y duración de las respuestas clínicas. Luego se infunden células e IL-2 a 720.000 UI/kg hasta la tolerancia. [3]
La interleucina-21 puede desempeñar un papel importante en la mejora de la eficacia de las terapias in vitro basadas en células T.
En los primeros ensayos, la preparación de células T modificadas costaba 75.000 dólares para fabricar células para cada paciente. [4]
Normalmente se añade interleucina-2 a las células T extraídas para aumentar su eficacia, pero en dosis elevadas puede tener un efecto tóxico. La cantidad reducida de células T inyectadas va acompañada de una reducción de IL-2, lo que reduce los efectos secundarios. Las pruebas in vitro en modelos de melanoma y cáncer de riñón cumplieron las expectativas. [9]
En 2016, se introdujeron secuencias de Strep -tag II en receptores de células T naturales o CAR sintéticos para servir como marcador para la identificación, purificación rápida, adaptación de la longitud del espaciador para una función óptima y expansión selectiva a gran escala, impulsada por microperlas y recubierta de anticuerpos. . Esto facilita la fabricación de cGMP de poblaciones puras de células T diseñadas y permite el seguimiento y la recuperación in vivo de células transferidas para aplicaciones de investigación posteriores. [10]
Los receptores antitumorales modificados genéticamente en células T normales se pueden utilizar para la terapia. Las células T pueden redirigirse mediante la integración de genes que codifican TCR alfa-beta convencionales o CAR. Los CAR ( receptores de anticuerpos quiméricos ) fueron pioneros a finales de la década de 1980 y pueden construirse uniendo las regiones variables de las cadenas pesadas y ligeras del anticuerpo a cadenas de señalización intracelular como CD3-zeta, incluyendo potencialmente dominios coestimuladores que codifican CD28 o CD137 . Los CAR pueden proporcionar reconocimiento de componentes de la superficie celular que no se limitan a los complejos principales de histocompatibilidad (MHC). Pueden introducirse en las células T con alta eficacia utilizando vectores virales . [3] [11]
Se han observado respuestas antitumorales mejoradas en modelos de ratón y mono que utilizan células T en etapas tempranas de diferenciación (como células vírgenes o de memoria central). Las células T CD8 + siguen una vía progresiva de diferenciación desde células T vírgenes hacia células de memoria de células madre, memoria central, memoria efectora y, en última instancia, poblaciones de células T efectoras diferenciadas terminalmente. [12] Paradójicamente, las células T CD8 + pierden poder antitumoral a medida que adquieren la capacidad de lisar células diana y de producir la citocina interferón-γ , cualidades que de otro modo se considerarían importantes para la eficacia antitumoral. [13] [14] El estado de diferenciación está inversamente relacionado con la proliferación y la persistencia. La edad se correlaciona negativamente con la eficacia clínica. Las células T CD8 + pueden existir en un estado similar a las células madre, capaces de proliferación clonal. Las células madre de memoria T humanas expresan un programa genético que les permite proliferar ampliamente y diferenciarse en otras poblaciones de células T. [3]
Las células T CD4 + también pueden promover el rechazo de tumores. Las células T CD4 + mejoran la función de las células T CD8 + y pueden destruir directamente las células tumorales. La evidencia sugiere que las células T auxiliares 17 pueden promover una inmunidad antitumoral sostenida. [3] [15] [16]
Otros modos de mejorar la inmunoterapia incluyen atacar los llamados bloqueos de puntos de control inmunológico intrínsecos. Muchos de estos reguladores intrínsecos incluyen moléculas con actividad ubiquitina ligasa, incluido CBLB . Más recientemente, se descubrió que CISH , otra molécula con actividad de ubiquitina ligasa, es inducida por la ligadura del receptor de células T (TCR) y la regula negativamente al dirigirse al intermediario de señalización crítico PLC-gamma-1 para su degradación. [17] Se ha demostrado que la eliminación de CISH en las células T efectoras aumenta drásticamente la señalización de TCR y la posterior liberación, proliferación y supervivencia de citoquinas efectoras. La transferencia adoptiva de células T efectoras específicas de tumores inactivadas o inactivadas por CISH resultó en un aumento significativo de la avidez funcional y la inmunidad tumoral a largo plazo. Sorprendentemente no hubo cambios en la actividad del supuesto objetivo de Cish, STAT5. Por tanto, Cish representa una nueva clase de puntos de control inmunológicos intrínsecos de células T con el potencial de mejorar las inmunoterapias adoptivas para el cáncer. [18] [19] [20]
Ni el volumen del tumor ni el sitio de la metástasis afectan la probabilidad de lograr una regresión completa del cáncer. De 34 pacientes con respuesta completa en dos ensayos, uno recurrió. Sólo un paciente con regresión completa recibió más de un tratamiento. El tratamiento previo con terapia dirigida con el inhibidor de Braf vemurafenib ( Zelboraf ) no afectó la probabilidad de que los pacientes con melanoma experimentaran una respuesta objetiva. Las inmunoterapias anteriores fallidas no redujeron las probabilidades de una respuesta objetiva. [ cita necesaria ]
Una modalidad de tratamiento emergente para diversas enfermedades es la transferencia de células madre . [21] Clínicamente, este enfoque se ha aprovechado para transferir células promotoras del sistema inmunológico o tolerogénicas (a menudo linfocitos ) para mejorar la inmunidad contra virus y cáncer [22] [23] [24] o para promover la tolerancia en el contexto de enfermedades autoinmunes. , [25] como la diabetes tipo I o la artritis reumatoide . Las células utilizadas en la terapia adoptiva pueden modificarse genéticamente mediante tecnología de ADN recombinante . Un ejemplo de esto en el caso de la terapia adoptiva de células T es la adición de CAR para redirigir la especificidad de las células T citotóxicas y auxiliares. [ cita necesaria ]
La transferencia adoptiva de linfocitos infiltrantes de tumores (TIL) autólogos [26] [27] [28] o células mononucleares de sangre periférica redirigidas genéticamente [29] [30] se ha utilizado experimentalmente para tratar pacientes con tumores sólidos avanzados, incluidos melanoma y carcinoma colorrectal , así como pacientes con neoplasias hematológicas que expresan CD19 , [31] cáncer de cuello uterino , linfoma , leucemia , cáncer de vías biliares y neuroblastoma , [3] cáncer de pulmón , cáncer de mama , sarcoma , melanoma , [5] CD19+ recidivante y refractario Neoplasias malignas de células B , incluida la leucemia linfoblástica aguda de células B (LLA-B) que albergan un reordenamiento de la leucemia de linaje mixto (MLL). [6]
La transferencia de células T reguladoras se ha utilizado para tratar la diabetes tipo 1 y otras. [25]
Los ensayos comenzaron en la década de 1990 y se aceleraron a partir de 2010. [3]
Se están llevando a cabo varios ensayos clínicos de terapias celulares adoptivas en tumores sólidos, pero los desafíos en el desarrollo de dichas terapias para este tipo de neoplasia maligna incluyen la falta de antígenos de superficie que no se encuentran en los tejidos normales esenciales, [11] difíciles de penetrar estroma tumoral y factores en el microambiente tumoral que impiden la actividad del sistema inmunológico. [32]
Dirigirse a objetivos antigénicos normales, no mutados, que se expresan en tejidos normales, pero que se sobreexpresan en tumores, ha dado lugar a una toxicidad grave en el objetivo y fuera del tumor. Se encontró toxicidad en pacientes que recibieron TCR de alta avidez que reconocían los antígenos de melanoma-melanocitos MART-1 o gp100, en ratones cuando se dirigían a antígenos de melanocitos, en pacientes con cáncer renal que utilizaban un CAR dirigido a anhidrasa carbónica 9 y en pacientes con cáncer colorrectal metastásico. cáncer. [3]
También pueden producirse toxicidades cuando se observan reactividades cruzadas previamente desconocidas dirigidas a autoproteínas normales expresadas en órganos vitales. No se sabe que el antígeno MAGE-A3 del cáncer de testículo se exprese en ningún tejido normal. Sin embargo, apuntar a un péptido restringido por HLA-A*0201 en MAGE-A3 causó daños graves a la materia gris en el cerebro, porque este TCR también reconoció un epítopo diferente pero relacionado que se expresa en niveles bajos en el cerebro. Se observó que los CAR son potencialmente tóxicos para los autoantígenos después de la infusión de células T CAR específicas para ERBB2. Dos pacientes murieron cuando fueron tratados con un TCR específico de MAGE-A3 restringido a HLA-A1 cuya afinidad fue mejorada por una mutagénesis específica del sitio. [3]
Los antígenos del cáncer de testículo son una familia de proteínas intracelulares que se expresan durante el desarrollo fetal, pero con poca expresión en tejidos adultos normales. Más de 100 de estas moléculas están reguladas epigenéticamente en entre el 10 y el 80% de los tipos de cáncer. Sin embargo, carecen de altos niveles de expresión de proteínas. Aproximadamente el 10% de los cánceres comunes parecen expresar suficiente proteína como para ser de interés para las células T antitumorales. En los tejidos normales se expresan niveles bajos de algunos antígenos del cáncer de testículo, con toxicidades asociadas. El antígeno testicular del cáncer NYESO-1 ha sido atacado mediante un TCR humano transducido en células autólogas. Se observaron OR en 5 de 11 pacientes con melanoma metastásico y en 4 de 6 pacientes con sarcoma de células sinoviales altamente refractario . [3]
Los "interruptores suicidas" permiten a los médicos matar células T modificadas en situaciones de emergencia que amenazan la supervivencia del paciente. [4]
El síndrome de liberación de citoquinas es otro efecto secundario y puede ser una función de la eficacia terapéutica. A medida que el tumor se destruye, libera grandes cantidades de moléculas de proteínas de señalización celular. Este efecto mató al menos a siete pacientes. [4]
Las moléculas compartidas entre tumores y órganos normales no esenciales representan objetivos potenciales de ACT, a pesar de la toxicidad relacionada. Por ejemplo, la molécula CD19 se expresa en más del 90% de las células malignas de células B y en células B no plasmáticas en todas las etapas de diferenciación y se ha utilizado con éxito para tratar pacientes con linfoma folicular , linfomas de células grandes , leucemia linfocítica crónica y enfermedad aguda. leucemia linfoblástica. La toxicidad contra CD19 produce una pérdida de células B en la circulación y en la médula ósea que puede superarse mediante infusiones periódicas de inmunoglobulinas . [3]
Se están estudiando muchos otros antígenos de células B como objetivos, incluidos CD22 , CD23 , ROR-1 y el idiotipo de cadena ligera de inmunoglobulina expresado por el cáncer individual. Los CAR dirigidos a CD33 o CD123 se han estudiado como terapia para pacientes con leucemia mieloide aguda , aunque la expresión de estas moléculas en precursores normales puede conducir a una mieloablación prolongada . BCMA es una proteína de la familia del receptor del factor de necrosis tumoral expresada en células B maduras y células plasmáticas y puede dirigirse al mieloma múltiple . [3]