Imunoterapie rakoviny dosud stála na složitém postupu: odebrání buněk, jejich genetická příprava v laboratoři a teprve pak návrat do těla. Výzkumníci z Kalifornské univerzity nyní ukazují, že celý tento řetězec může nahradit jediná injekce.
Vědci z Kalifornské univerzity v San Francisku prokázali na myších, že T-lymfocyty lze „přeprogramovat" přímo uvnitř organismu, aniž by bylo nutné je vůbec vyjmout. Běžná nitrožilní injekce dokázala přeměnit část imunitních buněk na funkční CAR-T buňky, které během krátké doby zlikvidovaly jak agresivní nádory krve, tak solidní nádory.
Klasická CAR-T terapie přitom patří k vůbec nejúspěšnějším způsobům léčby vybraných typů rakoviny krve. Lékaři T-lymfocyty naučí rozpoznat specifický protein na povrchu nádorových buněk a nasměrují je jako přesně naváděné střely přímo na tumor. U řady pacientů, jimž selhaly všechny ostatní možnosti, vedla k dlouhodobé remisi. Jenže celý proces je natolik náročný, že se k léčbě dostane jen zlomek těch, kteří by z ní mohli mít prospěch.
Pro každého nemocného musí lékaři připravit zcela individuální dávku CAR-T buněk. Procedura trvá týdny a vyjde na čtyři sta až pět set tisíc dolarů. Navíc je nutná předchozí přípravná chemoterapie, kterou část pacientů nese velmi těžce. Terapie, která může zachránit život, se tak pro mnoho lidí stává nedostupnou — kvůli penězům, vzdálenosti nebo prostě nedostatku času.
Jak funguje stávající CAR-T terapie a proč je tak drahá
Standardní postup začíná odběrem T-lymfocytů z pacientovy krve a jejich odesláním do specializované laboratoře. Tam se provede genetická modifikace pomocí virových vektorů a buňky se namnožují v umělém prostředí. Po několika týdnech se upravené CAR-T buňky vrátí do nemocnice a podají pacientovi na onkologickém oddělení.
Celý proces zahrnuje tyto kroky:
- odběr T-lymfocytů z krve metodou aferézy
- transport biologického materiálu do certifikované laboratoře
- vnesení genu pro CAR receptor prostřednictvím virového vektoru
- kultivace a namnožení upravených buněk po dobu dvou až tří týdnů
- kontrola kvality a počtu vyrobených CAR-T buněk
- zmrazení a zpětný transport do nemocnice
- přípravná chemoterapie pacienta k uvolnění prostoru v kostní dřeni
- infuze hotových CAR-T buněk zpět do krevního řečiště
Každý krok vyžaduje specializované vybavení, proškolený personál a přísné dodržování kontroly kvality. To je důvod, proč se tato léčba dostane jen k malé části nemocných, kteří by ji skutečně potřebovali. Odborníci z onkologických center opakovaně zdůrazňují, že největší překážkou není jen cena, ale také čas — a ten mnoho pacientů s agresivním nádorem zkrátka nemá.
Nový přístup zavádí CRISPR přímo do krevního oběhu
Tým Justina Eyquema z Kalifornské univerzity v San Francisku obrátil celou logiku CAR-T terapie naruby. Místo vyjímání buněk a jejich úpravy mimo tělo navrhli způsob, jak celý proces provést přímo v organismu pacienta. Klíčem se stala kombinace dvou typů molekul podávaných formou nitrožilní injekce.
První molekula dopravuje nástroj CRISPR-Cas9 — molekulární nůžky pro přesné stříhání DNA — cíleně k T-lymfocytům cirkulujícím v krvi. Druhá molekula nese nový úsek DNA s instrukcí pro výstavbu CAR receptoru, který se má začlenit přesně na zvolené místo v genomu a aktivovat se výhradně v T-lymfocytech. Vědci přitom museli obě molekuly navrhnout tak, aby se spolehlivě vázaly na správné buňky a imunitní systém je nepochytil dříve, než stihnou účinkovat.
Jde o první případ, kdy se vědcům podařilo vložit tak dlouhý úsek DNA na přesně určené místo v genomu lidských T-lymfocytů bez jejich předchozího odebrání z těla. Podle výzkumníků z kalifornské univerzity jde o průlom v praktickém využití genového editování. Metoda by mohla výrazně zjednodušit celý terapeutický proces a zpřístupnit CAR-T léčbu daleko většímu počtu pacientů.
Jaká rizika přináší editování genů přímo v organismu
V laboratoři mají vědci možnost upravené buňky důkladně prozkoumat, vyřadit ty vadné a do těla vpravit pouze ty, které prošly kontrolou. Při přímé práci v krevním oběhu taková filtrace neexistuje. Proto museli výzkumníci od samého začátku navrhnout systém, který minimalizuje úpravy jakýchkoliv jiných buněk než T-lymfocytů.
Toho dosáhli výběrem konkrétní adresy v genomu lymfocytů a zabudováním molekulárního přepínače, který se aktivuje výhradně v těchto imunitních buňkách. Podle výzkumných zpráv k úpravám jiných typů buněk prakticky nedocházelo — úplná bezpečnostní data však bude možné získat teprve z klinických studií na lidech. Odborníci na genovou terapii přitom připomínají, že jakýkoliv zásah do genomu s sebou nese potenciální riziko nechtěných mutací.
Mezi hlavní obavy patří vnesení CAR genu na nesprávné místo v DNA a zvýšení rizika nádorové přeměny buňky. Mezi další možné komplikace patří bouřlivá reakce imunitního systému označovaná jako cytokinová bouře, nechtěná editace jiných buněk s dopadem na funkci orgánů nebo nepředvídatelná délka přežívání upravených buněk v organismu. Každý detail — od dávky přes způsob podání až po volbu cílového místa v genomu — bude v klinických studiích nutné prověřit s mimořádnou pečlivostí.
Co přinesly pokusy na myších
Vědci testovali svou metodu na myších s humanizovaným imunitním systémem, tedy zvířatech, jejichž část imunitních buněk pocházela od lidských dárců. Takový model umožňuje spolehlivěji předpovědět, jak se terapie zachová u člověka. Novou injekci vyzkoušeli ve třech náročných onkologických situacích — u myší s akutní lymfoblastickou leukémií, chronickou lymfocytární leukémií a solidními nádory.
V praxi se v některých orgánech přeměnilo na CAR-T buňky až čtyřicet procent imunitních buněk. Jediná dávka preparátu dokázala během dvou týdnů prakticky eliminovat všechny znaky nemoci v standardních diagnostických testech u naprosté většiny testovaných zvířat. Pozoruhodné přitom bylo, že CAR-T buňky vzniklé přímo v organismu se jevily jako účinnější než ty připravené klasicky v laboratoři.
Výzkumníci to vysvětlují tím, že T-lymfocyty nemusely procházet vyčerpávajícím procesem izolace, genetické úpravy a namnožování mimo tělo. Po celou dobu zůstaly ve svém přirozeném prostředí, díky čemuž si zachovaly větší vitalitu a schopnost dlouhodobě hlídat tkáně. Lékaři z onkologických center považují tento poznatek za velmi slibný, protože právě vyčerpání CAR-T buněk bývá jednou z nejčastějších příčin selhání klasické terapie.
Jaké změny může nová metoda přinést do onkologie
Pokud se podobné výsledky podaří zopakovat u lidí, důsledky by byly obrovské. Odpadl by celý řetězec specializovaných laboratoří, přeprava biologického materiálu i náročná kultivace buněk. Terapie by se přiblížila modelu běžné injekce podatelné prakticky v každé větší nemocnici. Vědci odhadují, že taková změna by mohla radikálně snížit náklady na léčbu a zkrátit dobu od rozhodnutí o terapii k jejímu zahájení z týdnů na pouhé dny.
Mezi další předpokládané výhody patří:
- zpřístupnění léčby pacientům z menších center bez rozvinuté onkologické infrastruktury
- otevření cesty k širším indikacím včetně solidních nádorů odolných vůči dosavadní léčbě
- možnost opakovaného podání bez nutnosti další aferézy
- snížení zátěže pacienta přípravnou chemoterapií
- eliminace rizika kontaminace během transportu a kultivace buněk
Aby výzkumný tým mohl tuto technologii dotáhnout ke klinickým studiím, založil společnost Azalea Therapeutics. Ta se má soustředit na dokončení vývoje preparátu, řešení regulačních otázek a přípravu prvních testů na lidech. Podle zakladatelů by první klinická studie mohla odstartovat během několika příštích let — za předpokladu, že regulační úřady schválí bezpečnostní data z preklinických experimentů.
Kam by tato technologie mohla dospět v budoucnosti
Pokud CAR-T terapie přímo v těle úspěšně projde dalšími vývojovými fázemi, její využití může přesáhnout hranice onkologie. Cílené editování genů konkrétních buněk uvnitř organismu by se teoreticky dalo uplatnit i u autoimunitních nebo genetických chorob, kde je potřeba změnit chování imunitního systému. Vědci z různých univerzit již zvažují aplikaci pro roztroušenou sklerózu, systémový lupus nebo těžkou kombinovanou imunodeficienci.
Pro onkologické pacienty může být zásadní právě jednodušší logistika léčby. Namísto cest do několika málo vysoce specializovaných center by se nemocní mohli léčit v nemocnicích blíže domovu. Nejde přitom jen o pohodlí — menší stres, kratší odloučení od rodiny a snazší zázemí hrají důležitou roli i z psychologického hlediska. Odborníci na zdravotní politiku upozorňují, že decentralizace pokročilé onkologické péče by mohla výrazně zmírnit nerovnosti v přístupu ke špičkové medicíně.
Tuto zprávu je rozumné vnímat se dvěma filtry zároveň: s nadějí, protože část dosud neléčitelných nádorů se časem může proměnit v chronické onemocnění, a se zdravým skepticismem, protože cesta od slibných výsledků na myších k rutinní léčbě pacientů obvykle trvá roky práce, testování a regulačních řízení. Mohla by však právě tato metoda změnit nejen způsob, jakým léčíme rakovinu, ale celý přístup k personalizované medicíně?
