Čínski vedci našli spôsob, ako vyrábať milióny buniek proti rakovine z jednej kmeňovej bunky
Čínski vedci vyvinuli nový spôsob výroby CAR NK buniek z pupočníkovej krvi, ktorý môže výrazne zlacniť imunoterapiu rakoviny a umožniť jej hromadnú dostupnosť.
Vedci v Číne z Chinese Academy of Sciences prišli s novým spôsobom, ako vyrábať špeciálne imunitné bunky, ktoré dokážu cielene útočiť na rakovinu. Tvrdia, že našli spôsob, ako ich produkovať rýchlejšie, lacnejšie, vo výrazne väčšom množstve a s lepšími vlastnosťami než doteraz.
Výsledky publikovali v prestížnom časopise Nature Biomedical Engineering.
NK bunky: prirodzení zabijaci, ktorí nepotrebujú tréning
NK bunky sú typ bielych krviniek patriacich do vrodenej imunity. To znamená, že reagujú okamžite a nepotrebujú špeciálny „výcvik“ ako T-bunky. Ak zistia, že bunka stratila svoj ochranný identifikačný znak alebo vysiela stresové signály, dokážu ju rýchlo zničiť.
Za normálnych okolností každá zdravá bunka na svojom povrchu nesie molekuly, ktoré fungujú ako identifikačný preukaz. Ak tento „preukaz“ zmizne alebo sa výrazne zníži, NK bunky to vyhodnotia ako varovný signál. Takto dokážu reagovať napríklad na vírusom napadnuté alebo nádorové bunky.
Rakovina však často dokáže imunitný systém zmiasť. Nádorové bunky vysielajú tlmiace signály alebo menia svoje povrchové znaky tak, aby sa vyhli rozpoznaniu. Práve preto sa vedci snažia imunitné bunky geneticky upravovať a dať im presnejšie „zameranie“.
Neprehliadni
CAR terapia: keď bunke pridáš vlastný radar
Technológia CAR spočíva v tom, že bunke sa vloží gén pre špeciálny receptor. Ten funguje ako naprogramovaný senzor, ktorý rozpoznáva konkrétny marker na rakovinovej bunke. V tomto prípade išlo o CD19, molekulu typickú pre niektoré formy leukémie.
Doteraz sa postupovalo tak, že sa z krvi odobrali už zrelé NK bunky a tie sa následne geneticky upravili. Tento postup však prinášal viacero obmedzení. Každá odobratá bunka reaguje trochu inak, genetická úprava nebýva rovnomerne účinná a celý proces je technologicky aj finančne náročný. Navyše si vyžaduje veľké množstvo vírusového vektora, ktorý slúži ako „genetický kuriér“ prenášajúci novú informáciu do bunky.
Čínsky tím preto zvolil iný prístup. Namiesto úpravy hotových NK buniek pracoval s CD34+ kmeňovými bunkami z pupočníkovej krvi. Ide o skoré krvotvorné bunky, z ktorých sa môžu vyvinúť rôzne typy krviniek vrátane NK buniek.
Genetickú úpravu vykonali už v tomto skorom štádiu a až následne bunky cielene naviedli, aby sa vyvinuli na NK bunky. Tento zásah ešte pred plnou špecializáciou bunky umožnil lepšiu kontrolu nad procesom a výrazne zvýšil efektivitu celej výroby.
Prečo bolo dôležité napodobniť prostredie kostnej drene
Vedci vyvinuli trojfázový systém, ktorý napodobňuje prirodzené prostredie kostnej drene, teda miesta, kde sa krvné bunky v tele vyvíjajú.
V druhej fáze vytvorili takzvané umelé hematopoetické organoidy. Ide o bunkové zhluky, ktoré simulujú mikroprostredie kostnej drene a poskytujú signály potrebné na správne dozrievanie. Bez takéhoto prostredia by sa kmeňové bunky nemuseli vyvinúť na plnohodnotné NK bunky.
Najskôr sa bunky masívne rozmnožili, počas približne dvoch týždňov sa ich počet zvýšil 800- až 1000-násobne. Až potom nasledovala fáza špecializácie a dozrievania.
Z jednej bunky milióny ďalších
Z jednej CD34+ bunky dokázali vedci vytvoriť až 14 miliónov NK buniek alebo približne 7,6 milióna geneticky upravených CAR-NK buniek.
Podľa odhadov by z pätiny jednej jednotky pupočníkovej krvi mohli teoreticky vzniknúť tisíce až desaťtisíce dávok terapie.
Zásadná bola aj úspora vírusového materiálu. Spotreba vektora bola 140 000- až 600 000-krát nižšia než pri úprave zrelých NK buniek.
Pre lepšiu predstavu, ak by tradičný postup vyžadoval plnú dávku vírusového materiálu, nový prístup by potreboval len zlomok percenta z nej. To výrazne znižuje výrobné náklady a zvyšuje šancu na širšiu dostupnosť terapie.
Rozdiel oproti klasickej výrobe NK buniek
| Parameter | Tradičná metóda (z krvi) | Nová metóda (z kmeňových buniek) |
|---|---|---|
| Zdroj buniek | Zrelé NK bunky od darcu | CD34+ kmeňové bunky |
| Výťažnosť | Obmedzená (stovky až tisíce buniek) | 7,6 – 14 miliónov z jednej bunky |
| Spotreba vírusového vektora | 100 % (vysoká) | Približne 0,0007 % |
| Dostupnosť | Individuálna výroba pre pacienta | Potenciál „off-the-shelf“ zásob |
CD16 umožňuje spoluprácu s existujúcimi liekmi
Nové bunky si zachovali silnú expresiu receptora CD16. Ten umožňuje NK bunkám spolupracovať s monoklonálnymi protilátkami, ktoré sa už dnes používajú v onkológii.
V praxi to znamená, že bunka môže útočiť dvoma mechanizmami naraz, cez umelý CAR receptor aj cez prirodzený systém sprostredkovaný protilátkami.
Rozdiel oproti CAR-T terapii
CAR-T terapia využíva T-lymfocyty. Ak sa však použijú T-bunky od cudzieho darcu, môžu napadnúť telo pacienta. Tento stav sa označuje ako reakcia štepu proti hostiteľovi (GvHD) a môže byť život ohrozujúci.
NK bunky sú prirodzene menej náchylné vyvolať GvHD, čo ich robí vhodnejšími kandidátmi na takzvanú „off-the-shelf“ terapiu, teda liečbu pripravenú dopredu a dostupnú bez individuálnej výroby.
Účinnosť bola zatiaľ overená v myších modeloch leukémie
Bunky testovali na myších modeloch B-bunkovej akútnej lymfoblastickej leukémie. CAR-NK bunky dokázali potlačiť rast nádoru a predĺžiť prežitie zvierat.
Je však dôležité zdôrazniť, že ide zatiaľ len o preklinické testy. Cesta od úspechu v myšom modeli k reálnemu schválenému lieku pre pacientov zvyčajne trvá 5 až 10 rokov a zahŕňa viacero fáz klinických skúšok zameraných na bezpečnosť a účinnosť.
NK bunky navyše prirodzene prežívajú kratšie než T-bunky, čo môže znamenať potrebu opakovaného podania. Ďalšou výzvou sú solídne nádory, napríklad rakovina pľúc, prsníka či pankreasu, kde je preniknutie imunitných buniek do nádoru výrazne náročnejšie než pri rakovine krvi.
Ak sa však tento prístup potvrdí v klinických štúdiách, môže výrazne znížiť náklady a urýchliť výrobu bunkovej imunoterapie. Zatiaľ však ide o technologický posun vo výrobe buniek, nie o hotový liek na rakovinu.
