Sono trascorsi 9 anni dal primo successo dell'immunoterapia tumorale. Dove sono i progressi adesso?丨Toccare l'elefante

Il tema del “lato oscuro della cura del cancro” rivelato dal dottor Zhang Yu è ancora in fermento. Durante questo periodo, molte persone si sono espresse a favore dell'innovazione nella cura del cancro e hanno ritenuto che le linee guida non dovessero soffocare l'innovazione dei medici.

L'immunoterapia può davvero curare il cancro? C'era una volta una terapia CAR-T di successo, brillante e abbagliante, che passò alla storia e portò una speranza infinita all'umanità. Ricercatori, clinici, capitali commerciali, media e pazienti sono stati tutti coinvolti nello sviluppo dell'immunoterapia contro il cancro e hanno investito nell'enorme mercato per la cura del cancro, che non si è mai fermato fino ad oggi.

Tuttavia, finora, l'applicazione della terapia CAR-T è ancora limitata ad alcuni tumori del sangue, ed è estremamente difficile concretizzarne anche solo una minima parte delle "prospettive". Questo processo richiede l'autopurificazione della comunità scientifica, e l'autopurificazione richiede tempo.

Scritto da | Cai Cai

In questi due giorni si festeggia il nono anniversario di una bambina che un tempo soffriva di cancro (Figura 1).

Figura 1 Emily è ora libera dal cancro da nove anni.

Questa bambina si chiama Emily Whitehead. Il suo nome e la sua storia di lotta contro il cancro meritano un posto nella storia dei libri di testo di oncologia e ricerca sul cancro.

A Emily Whitehead è stata diagnosticata la leucemia linfoblastica acuta a cellule B quando aveva cinque anni.

Si tratta della leucemia più comune nei bambini, con un tasso di guarigione dell'85-90%. Tuttavia, la condizione dell'altro 10-15% dei pazienti, difficili da curare e inclini alle ricadute, è più difficile e il tasso di sopravvivenza è molto basso.

La leucemia B-ALL di cui soffre Emily è una tipologia di leucemia difficile da curare. Dopo la chemioterapia e il trapianto di midollo osseo, la sua leucemia è recidivata e ha raggiunto uno stadio incurabile.

A quel tempo, il Philadelphia Hospital aveva appena avviato una sperimentazione clinica di una terapia tumorale chiamata "CAR-T", ed Emily ebbe la fortuna di diventare la prima paziente al mondo a ricevere questa terapia sperimentale.

La terapia CAR-T, acronimo di Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy, è un tipo relativamente nuovo di immunoterapia contro il cancro.

Questa terapia richiede l'estrazione delle cellule T dal sistema immunitario del paziente, la loro coltura e modifica in vitro e la somministrazione di molecole speciali in grado di identificare e attaccare specificamente le cellule tumorali. Le cellule T modificate vengono poi iniettate nuovamente nel corpo del paziente, dove eliminano le cellule tumorali attraverso la loro risposta immunitaria contro di esse.

Poiché i linfociti T sono cellule immunitarie aggressive, quando identificano e giudicano che una determinata cellula è un "nemico", la attaccano.

Che tipo di scena è probabilmente questa?

La figura 2 è un esempio di un esperimento sui topi [1], in cui le cellule cancerose bianche sono il “nemico”, mentre le cellule rosse e verdi sono due gruppi diversi di cellule T: il gruppo rosso di cellule T può riconoscere la cellula cancerosa “nemica”, mentre il gruppo verde non può, ed è impossibile dire chi è il “nemico”.

Figura 2

Quindi vedi quei linfociti T rossi e verdi che si spostano avanti e indietro tra i gruppi di cellule cancerose, e solo i linfociti T rossi possono svolgere un ruolo letale: quando i linfociti T rossi rimangono sulla superficie delle cellule cancerose bianche e le fanno a pezzi, i "cattivi" delle cellule cancerose bianche vengono uccisi e rilasciano segnali di morte azzurri.

Nella Figura 2 si possono vedere dei puntini blu, che indicano che le cellule cancerose stanno morendo. Potete osservarli più da vicino nel cerchio della Figura 3.

Figura 3

Quanto alle cellule T verdi, poiché non riescono a riconoscere il "nemico", continuano a girovagare invano.

Uno degli aspetti chiave della terapia CAR-T è dotare le cellule T del paziente di molecole in grado di identificare specificamente le cellule tumorali, come speciali rilevatori di "nemici". Le cellule T modificate vagano nel corpo umano. Una volta che il rilevatore riceve segnali specifici dalla superficie delle cellule tumorali "nemiche", le cellule T vengono attivate, lanciando un attacco ed eliminando le cellule "nemiche" che trasportano il segnale.

La figura 4 mostra un video reale delle cellule CAR-T che uccidono le cellule cancerose nei topi[2].

Figura 4

Tra queste, quelle bianche sono i "nemici" delle cellule tumorali della leucemia linfoblastica B acuta (B-ALL), mentre quelle verdi sono le cellule CAR-T modificate che hanno la capacità di riconoscere questi "nemici": queste cellule sono i "farmaci" utilizzati per curare i tumori e uccidere le cellule tumorali.

Dall'ingrandimento sul lato destro della Figura 4, possiamo vedere chiaramente che una cellula CAR-T verde indugia e lacera la cellula cancerosa bianca per un po', e la cellula cancerosa bianca rilascia rapidamente un segnale di morte blu, che si può dire essere "la medicina cura la malattia".

Una volta ottenuto il successo sperato, le cellule CAR-T che uccidono il tumore abbandonano rapidamente il "nemico" annientato e si precipitano verso il "nemico" successivo. (Per maggiori dettagli, vedere "Guardare la battaglia di ingegno e coraggio tra cellule immunitarie e cellule cancerose al microscopio | Touching the Elephant")

Le cellule CAR-T sono molto letali, vero?

Proprio perché queste piccole guardie sono così letali, dobbiamo stare molto attenti quando le dotiamo di identificatori "nemici", perché dopotutto le cellule cancerose si trasformano da cellule buone. Se gli identificatori non sono molto precisi, le guardie delle cellule T uccideranno indiscriminatamente anche le cellule buone, uccidendo 800 nemici e ferendone 3.000, il che sarà un vero problema...

Attualmente, la terapia CAR-T ha avuto successo in alcuni tumori del sangue ed è stata approvata dalla FDA per il trattamento della leucemia linfoblastica acuta infantile e del linfoma dell'adulto.

Uno dei punti chiave che devono essere menzionati per il successo dell'applicazione clinica della terapia CAR-T è il primo successo di questa terapia nella fase di sperimentazione clinica di quell'anno: il dottor Carl June del Philadelphia Hospital curò la bambina Emily.

Poiché la sua leucemia linfoblastica acuta (B-ALL) recidivante soddisfaceva i criteri di ammissibilità per la sperimentazione clinica sulla terapia CAR-T, Emily è diventata la prima bambina a ricevere questo trattamento. I suoi linfociti T vennero estratti dall'équipe medica, modificati e poi reinfusi nel suo corpo.

All'inizio tutto era normale, ma quattro giorni dopo Emily ha iniziato ad avere una leggera febbre. Il giorno dopo, le è comparsa la febbre alta ed è stata trasferita in terapia intensiva per un'attenta osservazione. Sviluppò rapidamente sintomi di un calo improvviso della pressione sanguigna ed edema polmonare, e dovette essere collegata a un ventilatore per la ventilazione meccanica[3].

Le condizioni fisiche di Emily peggiorarono e il team medico responsabile della terapia CAR-T fu colto di sorpresa. Attraverso un esame del sangue d'urgenza, hanno scoperto che nel sangue di Emily era presente un fattore infiammatorio chiamato interleuchina 6 (IL-6). Il livello di espressione era diventato estremamente alto, fino a 1.000 volte il livello normale. Si è trattato di una tempesta infiammatoria molto allarmante e mortale[4].

Poiché le cellule T non producono interleuchina 6, l'équipe medica non aveva previsto questa crisi improvvisa ed era completamente impreparata. A un certo punto la vita di Emily era in pericolo.

Fortunatamente, c'era un medico curante di nome Carl June. Sua figlia soffriva di artrite reumatoide e aveva bisogno di iniezioni regolari di un farmaco chiamato tocilizumab. Il tocilizumab è un anticorpo monoclonale umanizzato che agisce sulla proteina recettore (IL-6R) dell'interleuchina 6 sulla superficie cellulare per inibire una serie di attività causate da questo fattore infiammatorio nella cellula, inibendo così la risposta immunitaria correlata. È stato approvato dalla FDA per il trattamento dell'artrite reumatoide attiva e in seguito anche per l'artrite idiopatica giovanile poliarticolare, l'artrite idiopatica giovanile sistemica e altre malattie immunitarie. Quindi il dottor Carl June sapeva che esisteva un farmaco in grado di inibire l'attività dell'interleuchina 6!

Un'altra cosa fortunata è che l'ospedale in quel momento aveva il tocilizumab, quindi Emily poteva usarlo immediatamente (altrimenti avrebbe dovuto aspettare altri due giorni).

Si dice che i sintomi di Emily siano stati alleviati quasi immediatamente e che la sua pressione sanguigna e la sua respirazione siano gradualmente tornate alla normalità: il Tocilizumab ha salvato la vita di Emily e ha anche salvato la terapia CAR-T. Emily è sopravvissuta alla malattia, la sua leucemia è guarita e la terapia CAR-T è stata un successo!

Quando la storia di Emily è stata ampiamente riportata dai media, anche la terapia CAR-T è finita sotto i riflettori. All'epoca diverse aziende farmaceutiche si battevano ferocemente per aggiudicarsi il primo posto, e per gli spettatori era davvero emozionante! Successivamente, Kymriah di Novartis ha preso il sopravvento ed è diventata la prima terapia CAR-T approvata dalla FDA nell'agosto 2017. Yescarta di Kite è seguita da vicino ed è stata approvata nell'ottobre 2017.

A maggio 2021, Emily ha 16 anni, vive senza cancro da nove anni e ha una fondazione che porta il suo nome che raccoglie fondi per la ricerca e la cura del cancro[5].

Perché la terapia CAR-T provoca una tempesta di citochine infiammatorie potenzialmente fatale?

Attraverso studi sui topi, gli scienziati hanno scoperto che ciò potrebbe essere dovuto al fatto che le cellule CAR-T possono attivare direttamente o indirettamente i macrofagi (un altro tipo di cellula immunitaria) nel corpo, che a loro volta provocano il rilascio di una grande quantità di fattori infiammatori [6-8].

Se Carl June e il suo team non avessero scoperto in tempo il tocilizumab e salvato Emily dalla tempesta di fattori infiammatori, la terapia sperimentale CAR-T avrebbe potuto subire molti colpi di scena.

Nell'agosto 2017, il Tocilizumab è stato approvato dalla FDA per il trattamento della tempesta di citochine infiammatorie causata dalla terapia CAR-T.

Come funziona la terapia CAR-T?

La terapia CAR-T presso il Dana-Farber Cancer Center della Harvard Medical School è più o meno la seguente, solo a scopo di riferimento[9]:

1. Valutazione: il paziente viene sottoposto a una serie di test e screening per determinare se la terapia con cellule CAR-T è adatta al paziente.

2. Raccogliere le cellule T: raccogliere le cellule T del paziente tramite aferesi (prelievo di sangue dal corpo, raccolta delle cellule T nel sangue e restituzione del sangue rimanente al paziente).

3. Modificare le cellule T: inviare le cellule T del paziente al laboratorio per l'ingegneria genetica e dotare le cellule T di recettori antigenici chimerici (CAR) in grado di riconoscere specificamente le cellule tumorali.

4. Espandere le cellule T modificate: coltivare queste cellule CAR-T modificate in laboratorio ed espanderle fino a milioni. Questo processo può durare diverse settimane, dopodiché le cellule CAR-T espanse vengono congelate e inviate all'ospedale o al centro che ha in cura il paziente.

5. Terapia di condizionamento: i pazienti possono sottoporsi a chemioterapia prima di ricevere le cellule CAR-T per aiutare il sistema immunitario a fare spazio all'infusione delle cellule CAR-T.

6. Le cellule CAR-T vengono trasfuse nuovamente nel paziente: si tratta di un processo simile a una trasfusione di sangue e si effettua una sola volta. Il paziente può quindi rimanere in ospedale per diverse settimane per monitorare l'efficacia del trattamento, le sue condizioni fisiche e gli effetti collaterali.

7. Recupero: il periodo di recupero è di circa 2-3 mesi per valutare l'efficacia e gli effetti collaterali. Non è raro dover essere ricoverati nuovamente in ospedale per complicazioni durante questo periodo. Pertanto, l'ospedale richiede che i pazienti vivano entro un raggio di due ore di macchina dall'ospedale entro 30 giorni dall'infusione di cellule CAR-T e che siano accompagnati da un assistente per monitorare in qualsiasi momento eventuali segni di febbre, infezione e malattie neurologiche.

Data la complessità della terapia CAR-T, possiamo supporre che sia molto costosa e che implichi requisiti molto elevati per gli operatori e l'ambiente medico.

Per i pazienti che non hanno una cura medica, esiste effettivamente una possibilità di sopravvivenza grazie alla terapia CAR-T.

Qualcuno una volta ha riassunto i risultati di numerosi studi clinici CAR-T e ha scoperto che, su 369 casi trattati, solo 79 hanno avuto una recidiva. Si tratta di un tasso di successo molto elevato per la leucemia recidivante refrattaria[10].

Molti dei casi di recidiva dopo il trattamento con CAR-T si sono verificati perché le cellule tumorali si sono adattate e non hanno più espresso segnali "nemici" speciali che potevano essere riconosciuti dalle cellule T, sfuggendo così al destino di essere eliminate e causando la recidiva della leucemia.

——In questo modo le cellule tumorali sviluppano resistenza ai CAR-T, in modo molto simile a come altre cellule tumorali sviluppano resistenza a determinati farmaci mirati.

In alcuni casi, quando le cellule T del paziente venivano estratte tramite prelievi di sangue, coltivate e trasformate in vitro, venivano mescolati anche embrioni di leucemia sporadica (anche se solo uno) [10] e venivano trasformati insieme alle cellule T, mascherando i segnali "nemici" sulla superficie e non venendo riconosciuti dalle cellule CAR-T, sfuggendo così all'attacco. Dopo una continua autoriproduzione, la scintilla si trasformò in un incendio nella prateria.

Pertanto, la tecnologia di produzione CAR-T, già molto rigorosa, deve essere costantemente migliorata per evitare la contaminazione delle cellule tumorali nelle cellule T modificate coltivate in vitro e per scongiurare la conseguente resistenza ai farmaci che potrebbe insorgere.

Attraverso i casi di resistenza alla terapia CAR-T, si può osservare che il segnale "nemico" riconosciuto dalle cellule T, che giudicano le cellule tumorali come "nemiche" e le attaccano, è estremamente importante per la terapia CAR-T.

In realtà, le cellule T modificate non sono in grado di analizzare se l'avversario è una cellula cancerosa oppure no. Possono solo distinguere se c'è un segnale oppure no: se c'è un segnale, lo disattivano; se non c'è segnale, lo lasciano andare.

Immaginate se anche le cellule normali trasportassero questa molecola segnale: i linfociti T lancerebbero un attacco indiscriminato finché l'intero esercito non fosse annientato e la lotta continuasse, causando così gravi effetti collaterali tossici.

Pertanto, la specificità di questa molecola di segnalazione è fondamentale.

Tuttavia, poiché le cellule cancerose vengono prodotte da cellule normali attraverso un complesso processo cancerogeno, per il corpo umano le cellule cancerose sono parte di "noi stessi" e non un "nemico". Pertanto, è in realtà molto difficile trovare molecole segnale "nemiche" che siano presenti solo sulla superficie delle cellule tumorali e non su quella delle cellule normali.

Attualmente, il successo clinico della terapia CAR-T si riscontra principalmente nei tumori sviluppati dalle cellule B, come la leucemia linfoblastica acuta (B-ALL), il linfoma non-Hodgkin a cellule B (NHL), il linfoma diffuso a grandi cellule B (DLBL) e la leucemia linfoblastica acuta (B-ALL). Questo perché i linfociti T modificati dalla tecnologia esistente sono in grado di riconoscere specificamente l'antigene di superficie delle cellule B CD19, classificando così tutti i linfociti B presenti nel corpo del paziente, siano essi cancerosi o normali, come "nemici" ed eliminandoli tutti in una volta.

Una persona può sopravvivere anche se perde le normali cellule B, e questo non rappresenta un grosso problema.

Senza le normali cellule nervose, le cellule dei vasi sanguigni, le cellule della pelle, ecc., sarebbe molto doloroso. Questo è uno dei motivi per cui la terapia CAR-T ha avuto successo in alcuni tumori del sangue, ma non ha ancora ottenuto risultati decisivi nei tumori solidi.

L'applicazione della terapia CAR-T può essere estesa alla lotta contro i tumori solidi? Ciò richiederà molto lavoro di ricerca.

Negli ultimi anni, la terapia CAR-T e l'immunoterapia hanno riscosso un notevole successo.

Il successo della terapia CAR-T ha fatto sì che sempre più persone si interessassero alle prospettive dell'immunoterapia. Il sistema immunitario umano è davvero esteso e profondo. Oltre alle cellule T, esistono altri tipi di cellule immunitarie con potenziali capacità di attacco, come le cellule NK, i macrofagi, ecc.

In questi campi, molte persone stanno ora studiando come utilizzarli per combattere il cancro. Come si possono curare? Possono essere utilizzati? È facile da usare? Come si usa? Le prospettive sono rosee, ma la strada è accidentata. Aspettiamo e vediamo.

Tuttavia, con l'alta marea, inevitabilmente si sollevano fango e sabbia.

Ad esempio, questo articolo pubblicato da Nature nel settembre 2018 [11] ha affrontato l’argomento scottante dei tumori solidi/CAR-T. Ha avuto molto successo sfruttando la popolarità dell'argomento. Non solo fu pubblicato su Nature, ma ricevette anche commenti e raccomandazioni da Nature e NEJM, e per un certo periodo divenne molto popolare.

Ben presto si scoprì che i dati venivano riutilizzati in grandi quantità, l'articolo venne ritrattato e divenne uno scandalo.

Grazie all'effetto autopurificante della comunità scientifica.

Tuttavia, l'effetto di autopurificazione della comunità scientifica spesso richiede un certo tempo per manifestarsi. Fino ad allora, siate cauti quando leggete la letteratura e siate attenti quando leggete le notizie.

Riferimenti

[1] Milo, I., Bedora-Faure, M., Garcia, Z., Thibaut, R., Périé, L., Shakhar, G., ... & Bousso, P. (2018). Il sistema immunitario limita profondamente l'eterogeneità genetica intratumorale. Immunologia della scienza, 3(29).

[2] Cazaux, M., Grandjean, CL, Lemaître, F., Garcia, Z., Beck, RJ, Milo, I., ... & Bousso, P. (2019). L'imaging a singola cellula dell'attività delle cellule CAR T in vivo rivela un'ampia eterogeneità funzionale e anatomica. Rivista di medicina sperimentale, 216(5), 1038-1049.

[6] Rooney, C., & Sauer, T. (2018). Modellazione della sindrome da rilascio di citochine. Medicina naturale, 24(6), 705-706.

[7] Giavridis, T., van der Stegen, SJ, Eyquem, J., Hamieh, M., Piersigilli, A., & Sadelain, M. (2018). La sindrome da rilascio di citochine indotta dalle cellule CAR T è mediata dai macrofagi e attenuata dal blocco dell'IL-1. Medicina naturale, 24(6), 731-738.

[8] Norelli, M., Camisa, B., Barbiera, G., Falcone, L., Purevdorj, A., Genua, M., ... & Bondanza, A. (2018). L'IL-1 e l'IL-6 derivate dai monociti sono necessarie in modo diverso per la sindrome da rilascio di citochine e la neurotossicità causata dalle cellule CAR T. Medicina naturale, 24(6), 739-748.

[10] Ruella, M., Xu, J., Barrett, DM, Fraietta, JA, Reich, TJ, Ambrose, DE, ... & Melenhorst, JJ (2018). Induzione della resistenza alla terapia con cellule T con recettore antigenico chimerico mediante la trasduzione di una singola cellula B leucemica. Medicina naturale, 24(10), 1499-1503.

[11] Samaha, H., Pignata, A., Fousek, K., Ren, J., Lam, FW, Stossi, F., ... & Ahmed, N. (2018). Un sistema di homing indirizza le cellule T terapeutiche verso il cancro al cervello. Natura, 561(7723), 331-337.

Fonti

[1] Milo, I., Bedora-Faure, M., Garcia, Z., Thibaut, R., Périé, L., Shakhar, G., ... & Bousso, P. (2018). Il sistema immunitario limita profondamente l'eterogeneità genetica intratumorale. Immunologia della scienza, 3(29).

[3] https://www.ascopost.com/issues/january-25-2018/against-all-odds/

[4] https://www.thedailybeast.com/todays-aggressive-anti-cancer-therapies-wouldnt-exist-without-jesse-gelsinger

[5] https://emilywhiteheadfoundation.org/

[9] https://www.dana-farber.org/cellular-therapies-program/car-t-cell-therapy/faq-about-car-t-cell-therapy/