Знайдено спосіб візуалізувати CAR-T-клітини
CAR-T терапія є одним із найновіших та перспективних напрямків у лікуванні онкологічних захворювань. Метод полягає у «ручному навчанні» імунних клітин пацієнта боротьбі з раком. Їх виділяють з крові, після чого модифікують, наділяючи спеціальними рецепторами, які допомагають їм розпізнавати злоякісні клітини та знищувати їх. Генетично змінені лімфоцити потім вводять назад у кровотік пацієнта, де вони починають активно розмножуватися та атакувати ворога. Такий підхід дозволяє персоналізувати лікування, отримуючи унікальний препарат для кожного хворого, і, як наслідок, досягати найкращого результату без побічних дій.
Цей вид імунотерапії вже допоміг підвищити ефективність лікування деяких форм раку, але досі залишається невідомим, куди направляються CAR T-клітини після потрапляння в організм пацієнта. Як лікарі дізнаються, що вони успішно досягли мети і продовжують боротися з пухлинами через тижні, місяці або навіть роки після введення?
В ході недавнього дослідження спеціалісти виявили новий спосіб відстеження таких клітин в тілі пацієнта. Методами генетичної інженерії вони створили CAR T-клітини з молекулярними мітками, завдяки чому змогли спостерігати за ними за допомогою позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) на тваринних моделях раку. Про результати своєї роботи вони звітували в останньому номері наукового журналу Molecular Therapy.
«В даний час єдиним способом дізнатися, чи працює генна або клітинна терапія, є регулярна біопсія пухлин або забор крові, які дають лише дуже приблизну оцінку ефективності проведеного лікування, – говорить один з авторів дослідження доцент кафедри радіології Марк Селлмайер. – За допомогою нашої технології лікарі зможуть – буквально – побачити кількість і локалізацію CAR T-клітин, які збереглися в організмі з часом, що є показником тривалості та потенційної ефективності лікування. Візуалізація терапевтичних клітин також дозволить вченим легше тестувати та вдосконалювати методи лікування різних захворювань».
ПЕТ дозволяє отримати кольорові тривимірні зображення людського тіла з використанням радіоактивних індикаторів. Останні представляють собою малі молекули на зразок глюкози, які можуть накопичуватися в пухлинах або зв'язуватися з певними білками, вказуючи на наявність конкретного захворювання. Наприклад, при введенні в організм радіофармацевтичного засобу під назвою фтордезоксиглюкоза, злоякісні клітини починають поглинати його молекули значно активніше, ніж оточуючі їх клітини. Камери роблять знімки цих пухлинних вогнищ і передають їх на комп'ютер, дозволяючи лікарям бачити локалізацію хвороби.
Однак у випадку з клітинною терапією лікувальні клітини виглядають як звичайні імунні клітини організму, що не дозволяє ПЕТ виявляти їх. Щоб вирішити цю проблему, дослідники забезпечили CAR T-клітини специфічним індикатором, в ролі якого виступив фермент, що виробляється бактерією E.сoli, – дигідрофолатредуктаза (eDHFR).
Щоб візуалізувати різницю між звичайними та терапевтичними клітинами, команда створила радіоактивну мітку, отриману з антибіотика триметоприма, який має високе спорідненість до бактеріального ферменту і низьке – до людського. «Ця різниця і навела нас на думку, що при візуалізації ми зможемо отримати високий контраст, або високе співвідношення «сигнал/шум», для CAR T-клітин, які експресують бактеріальний фермент», – говорить Селлмайер.
В ході дослідження CAR T-клітини були помічені бактеріальним білком eDHFR (який назвали геном-репортером для ПЕТ) і повернуті назад у мишачі моделі раку. Після того як гризунам ввели триметоприм, лікувальні клітини починали світитися, дозволяючи вченим відстежувати їх переміщення в режимі реального часу за допомогою ПЕТ-КТ-сканування. І оскільки ці мітки були генетично закодовані, після того як CAR T-клітини розмножувалися, нові клітини також ставали носіями того ж маркера візуалізації.
ПЕТ-КТ-сканування мишачих моделей хвороби показало, що через сім днів терапевтичні клітини скупчилися в селезінці, а через 13 днів почали накопичуватися в антигенсодержащих пухлинах. За словами вчених, ці результати вказують на те, що у CAR T-клітин можуть бути ранні та пізні «місця дислокації», і що їм ще багато чого потрібно дізнатися про їх кількість і точне розташування в людському тілі.
Дослідники також з подивом виявили, що використовуваний ними радіоактивний індикатор має надзвичайно високу чутливість при виявленні CAR T-клітин всередині пухлин: 11 000 клітин на кубічний міліметр. «Було б чудово, якби ми могли бачити 10 мільйонів клітин, але насправді знати, що лікувальні клітини все ще присутні в організмі, хоч і в кількості всього 10 тисяч, вже непогано, – говорить Селлмайер. – Рівень кількісної візуалізації, який нам
«Сподіваюся, що в майбутньому ефективність багатьох видів генетичної або клітинної терапії, включаючи CAR T, можна буде оцінювати, відстежуючи кількість і локалізацію лікувальних клітин в організмі», – зазначає Марк Селлмайер.