La transferencia de células adoptivas ( ACT ) es la transferencia de células a un paciente . [1] Las células pueden tener su origen 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 inmunológicas. 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 tumores pequeños establecidos, lo que se convirtió 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 se cultivaran in vitro , a menudo sin pérdida de funciones efectoras. Las dosis altas de IL-2 podrían inhibir el crecimiento tumoral en ratones. En 1982, los estudios demostraron que los linfocitos inmunes intravenosos podían tratar 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 infiltraban en el estroma de tumores en crecimiento y trasplantables proporcionaban una fuente concentrada de linfocitos infiltrantes de tumores (TIL) y podían estimular la regresión de tumores pulmonares y hepáticos 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 reducían 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 reemplazó el receptor objetivo de una célula T y observó que esto podría usarse para dirigir a las células T a atacar cualquier tipo de célula; esta 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 de TIL útiles de manera 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 del tumor. En 2010, se demostró que la administración de linfocitos modificados genéticamente para expresar un receptor de anticuerpos quiméricos (CAR) contra el antígeno de células B CD19 mediaba la regresión de un linfoma de células B avanzado . [3]
En 2010, los médicos habían comenzado a realizar tratamientos experimentales para pacientes con leucemia utilizando células T dirigidas a CD19 con ADN añadido para estimular la división celular. En 2015, los ensayos habían tratado a unos 350 pacientes con leucemia y linfoma. El antígeno CD19 aparece solo en las células B , que se descontrolan en el linfoma y la leucemia. La pérdida de células B se puede contrarrestar con inmunoglobulina . [4]
Las empresas emergentes, incluida Juno Therapeutics, explotan la combinación de tumores agresivos y la voluntad de la FDA de aprobar terapias potenciales para dichas dolencias para acelerar las aprobaciones de nuevas terapias. [4]
En la terapia de puntos de control, los anticuerpos se unen a las moléculas involucradas en la regulación de las células T para eliminar las vías inhibidoras que bloquean las respuestas de las células T, conocida como terapia de puntos de control inmunitario. [4]
A partir de 2015, la técnica se había expandido para tratar el cáncer de cuello uterino , el linfoma , la leucemia , el cáncer de los conductos biliares y el neuroblastoma [3] y en 2016, el cáncer de pulmón , el cáncer de mama , el sarcoma y el melanoma . [5] En 2016, se utilizaron células T modificadas con el receptor de antígeno quimérico (CAR) específico de CD19 para tratar a pacientes con neoplasias malignas de células B CD19+ recidivantes y refractarias , incluida la leucemia linfoblástica aguda de células B (B-ALL) que alberga el reordenamiento del gen de la leucemia de linaje mixto (MLL) con células CAR-T CD19. [6]
En 2016, los investigadores desarrollaron una técnica que utilizaba el ARN de las células cancerosas para producir células T y una respuesta inmunitaria. Envolvieron el ARN en una membrana grasa con carga negativa. In vivo , esta carga eléctrica guió las partículas hacia las células inmunitarias dendríticas del paciente que especifican los objetivos del sistema inmunitario. [7]
En 2017, los investigadores anunciaron el primer uso de células de donantes (en lugar de las células de los propios pacientes) para derrotar a la leucemia en dos bebés en los que otros tratamientos habían fracasado. Las células tenían cuatro modificaciones genéticas. Dos se crearon utilizando TALEN . Una modificó las células para que no atacaran todas las células de otra persona. Otra modificación convirtió a las células tumorales en su objetivo. [8]
En febrero de 2024, la FDA aprobó 27 productos de terapia celular avanzada (CTP) . [9] Estos incluían productos de células madre hematopoyéticas ( Hemacord , Clinimmune, Ducord , Lifesouth, Bloodworks, Allocord , Clevecord y Omisirge ); productos CART ( Kymriah , Yescarta , Tecartus , Breyanzi , Abecma y Carvykti ); terapias genéticas Zynteglo , Casgevy , Skysona y Lyfgenia ; y varios otros productos de terapia celular ( Provenge , Laviv, Gintuit , Maci, Stratagraft , Rethymic , Lantidra y Amtagvi ).
En el caso del melanoma, una muestra de melanoma resecada se digiere hasta formar una suspensión de células individuales o se divide en múltiples fragmentos tumorales. El resultado se cultiva individualmente en IL-2. Los linfocitos crecen en exceso y destruyen los tumores de la muestra en un plazo de 2 a 3 semanas. A continuación, producen cultivos puros de linfocitos que se pueden analizar para determinar su reactividad contra otros tumores en ensayos de cocultivo. A continuación, los cultivos individuales se expanden en presencia de IL-2 y un exceso de anticuerpos anti-CD3 irradiados . Estos últimos se dirigen a la subunidad épsilon dentro del complejo CD3 humano del TCR. Entre 5 y 6 semanas después de resecar el tumor, se pueden obtener hasta 10 11 linfocitos. [3]
Antes de la infusión, se sigue un régimen preparatorio de depleción linfoide, típicamente 60 mg/kg de ciclofosfamida durante 2 días y 25 mg/m2 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, preparar 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 altas puede tener un efecto tóxico. La cantidad reducida de células T inyectadas se acompaña 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 con las expectativas. [10]
En 2016, se introdujeron secuencias Strep -tag II en receptores de células T sintéticos o naturales para que sirvieran como marcador para la identificación, la purificación rápida, la adaptación de la longitud del espaciador para una función óptima y la expansión selectiva, a gran escala, impulsada por microesferas y recubierta de anticuerpos. Esto facilita la fabricación de poblaciones puras de células T modificadas genéticamente mediante cGMP y permite el seguimiento y la recuperación in vivo de células transferidas para aplicaciones de investigación posteriores. [11]
Los receptores antitumorales modificados genéticamente en células T normales se pueden utilizar para la terapia. Las células T se pueden redirigir mediante la integración de genes que codifican TCR alfa-beta convencionales o CAR. Los CAR ( receptores de anticuerpos quiméricos ) se desarrollaron a fines de la década de 1980 y se pueden construir vinculando las regiones variables de las cadenas pesadas y ligeras de anticuerpos a cadenas de señalización intracelular como CD3-zeta, que potencialmente incluyen 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 mayores de histocompatibilidad (MHC). Se pueden introducir en células T con alta eficiencia utilizando vectores virales . [3] [12]
Se han observado respuestas antitumorales mejoradas en modelos de ratón y mono utilizando células T en etapas tempranas de diferenciación (como células de memoria central o vírgenes). Las células T CD8 + siguen una vía progresiva de diferenciación desde células T vírgenes a células madre de memoria, células de memoria central, células de memoria efectora y, en última instancia, poblaciones de células T efectoras diferenciadas terminalmente. [13] Las células T CD8 + paradójicamente pierden poder antitumoral a medida que adquieren la capacidad de lisar células diana y producir la citocina interferón-γ , cualidades que de otro modo se considerarían importantes para la eficacia antitumoral. [14] [15] El estado de diferenciación está inversamente relacionado con la proliferación y la persistencia. La edad está correlacionada 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 la inmunidad antitumoral sostenida. [3] [16] [17]
Otros modos de potenciar la inmunoterapia incluyen la focalización de los llamados bloqueos de puntos de control intrínsecos. Muchos de estos reguladores intrínsecos incluyen moléculas con actividad de ligasa de ubiquitina , incluyendo CBLB . Más recientemente, se descubrió que CISH , una molécula con actividad de ligasa de ubiquitina, era inducida por la ligación del receptor de células T (TCR) y suprimida al dirigirse al intermediario de señalización crítico PLC-gamma-1. [18] La eliminación de CISH en las células T efectoras aumenta drásticamente la señalización de TCR y la posterior liberación, proliferación y supervivencia de citocinas efectoras. La transferencia adoptiva de células T efectoras específicas del tumor eliminó o derribó a CISH, lo que resultó en un aumento significativo en la avidez funcional y una inmunidad tumoral sostenida. Sorprendentemente, no hubo cambios en la actividad de STAT5, el objetivo supuesto de CISH. Por lo tanto, CISH representa una nueva clase de puntos de control inmunológicos intrínsecos de células T con el potencial de mejorar las inmunoterapias adoptivas. [19] [20] [21]
Ni la masa tumoral ni el sitio de metástasis afectan la probabilidad de lograr una regresión completa del cáncer. De 34 pacientes que respondieron completamente en dos ensayos, uno recayó. Solo un paciente con regresión completa recibió más de un tratamiento. El tratamiento previo con terapia dirigida utilizando el inhibidor de Braf vemurafenib ( Zelboraf ) no afectó la probabilidad de que los pacientes con melanoma experimentaran una respuesta objetiva. Las inmunoterapias fallidas anteriores no redujeron las probabilidades de una respuesta objetiva. [ cita requerida ]
Una modalidad de tratamiento emergente para varias enfermedades es la transferencia de células madre . [22] Clínicamente, este enfoque se ha explotado para transferir células promotoras del sistema inmunitario o tolerogénicas (a menudo linfocitos ) para mejorar la inmunidad contra virus y cáncer [23] [24] [25] o para promover la tolerancia en el contexto de enfermedades autoinmunes , [26] como la diabetes tipo I o la artritis reumatoide . Las células utilizadas en la terapia adoptiva pueden modificarse genéticamente utilizando 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 requerida ]
La transferencia adoptiva de linfocitos infiltrantes de tumores (TIL) autólogos [27] [28] [29] o células mononucleares de sangre periférica redirigidas genéticamente [30] [31] se ha utilizado experimentalmente para tratar a pacientes con tumores sólidos avanzados, incluidos el melanoma y el carcinoma colorrectal , así como pacientes con neoplasias hematológicas que expresan CD19 , [32] cáncer de cuello uterino , linfoma , leucemia , cáncer de los conductos biliares y neuroblastoma , [3] cáncer de pulmón , cáncer de mama , sarcoma , melanoma , [5] neoplasias malignas de células B CD19+ recidivantes y refractarias , incluida la leucemia linfoblástica aguda de células B (B-ALL) que alberga el 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 enfermedades. [26]
Los ensayos comenzaron en la década de 1990 y se aceleraron a partir de 2010. [3]
Actualmente se están realizando varios ensayos clínicos de terapias celulares adoptivas en tumores sólidos, pero los desafíos en el desarrollo de dichas terapias para este tipo de malignidad incluyen la falta de antígenos de superficie que no se encuentran en los tejidos normales esenciales, [12] el estroma tumoral difícil de penetrar y factores en el microambiente tumoral que impiden la actividad del sistema inmunológico. [33]
El uso de objetivos antigénicos normales, no mutados, que se expresan en tejidos normales, pero se sobreexpresan en tumores, ha provocado 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-melanocito MART-1 o gp100, en ratones cuando se dirigían a antígenos de melanocitos, en pacientes con cáncer renal utilizando un CAR dirigido a la anhidrasa carbónica 9 y en pacientes con cáncer colorrectal metastásico. [3]
También pueden producirse toxicidades cuando se observan reactividades cruzadas previamente desconocidas que tienen como objetivo las proteínas propias normales expresadas en órganos vitales. No se sabe que el antígeno de cáncer de testículos MAGE-A3 se exprese en ningún tejido normal. Sin embargo, el ataque a un péptido restringido por HLA-A*0201 en MAGE-A3 causó graves daños a la materia gris del 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 antígenos propios 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 por HLA-A1 cuya afinidad se mejoró mediante una mutagénesis específica del sitio. [3]
Los antígenos de cáncer de testículo son una familia de proteínas intracelulares que se expresan durante el desarrollo fetal, pero con poca expresión en los tejidos adultos normales. Más de 100 de estas moléculas están reguladas epigenéticamente en el 10 al 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. Se expresan niveles bajos de algunos antígenos de cáncer de testículo en tejidos normales, con toxicidades asociadas. El antígeno de cáncer de testículo NYESO-1 se ha dirigido a través de un TCR humano transducido en células autólogas. Se observaron OR en 5 de 11 pacientes con melanoma metastásico y 4 de 6 pacientes con sarcoma de células sinoviales altamente refractario . [3]
Los "interruptores suicidas" permiten a los médicos matar células T modificadas genéticamente en situaciones de emergencia que amenazan la supervivencia del paciente. [4]
El síndrome de liberación de citocinas es otro efecto secundario y puede ser una función de la eficacia terapéutica. A medida que se destruye el tumor, libera grandes cantidades de moléculas de proteína 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 neoplasias malignas de células B y en células B no plasmáticas en todas las etapas de diferenciación y se ha utilizado con éxito para tratar a pacientes con linfoma folicular , linfomas de células grandes , leucemia linfocítica crónica y leucemia linfoblástica aguda. La toxicidad contra CD19 da como resultado la pérdida de células B en la circulación y en la médula ósea que se puede superar con infusiones periódicas de inmunoglobulina . [3]
Se están estudiando otros antígenos de células B como dianas, incluidos CD22 , CD23 , ROR-1 y el idiotipo de cadena ligera de inmunoglobulina expresado por el cáncer individual. Los CAR que se dirigen 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 ser diana en el mieloma múltiple . [3]