CAR-T CELL TERAPİSİ VE ISIKOK-19

CAR-T CELL TERAPİSİ VE ISIKOK-19

Kanser tedavileri yıllardır ameliyat, kemoterapi, radyoterapi ve kemik iliği transplantasyonlarına dayanmaktadır. İmmün yanıtların teşvik edilmesi kanserde kalıcı azalmalar sağlamış ve İmmünterapiler kanser tedavilerinin 5. Ayağını oluşturmuştur. William Coley isimli araştırmacı kanser tedavisi için immün sistemden faydalanmaya çalışan ilk hekim olmuştur. 1950’ lerde başarılı kemik iliği transplantasyonları adaptif hücre terapilerinin gelişimine öncülük etmiş ve hemotolojik kanserli hastalara verilmesi, kanser hücrelerini öldürebilecek güçte T hücreleri sağlamıştır.

1975’ te Georges Köhler ve Cesar Milstein’ in monoklonal antikorları keşfi ise başka bir önemli gelişmeyi oluşturmuş hatta bu keşif araştırmacılara 1984’ te Nobel ödülü kazandırmıştır ve anti-kanser ilacı olarak Rituksimab ın Lenfoma tedavisinde 1997’ de kullanılmaya başlanmasının önünü açmıştır.

1993 yılında Zelig Eshhar ve arkadaşları ilk kimerik antijen reseptörünü (CAR) dizayn etmiştir. Bu CAR, T hücre reseptörünün (TCR) sabit kısmını ve antikorların değişken kısmını içermekteydi. Bu kombinde antikorun yüksek özgüllük ve afinitesi, T lenfositlerinin fonksiyonel kapasitesiyle (doku penetrasyonu, sitotoksisite) birleştirilmiştir. Bu yeni reseptör genetik olarak değiştirilmiş T hücrelerinin hedef seçilen tümör antijenine MHC den bağımsız olarak direk etki göstermesine olanak sağlıyordu.

CAR-T cell immünterapisi aynı immün kontrol noktası inhibitörleri gibi hematolojik kanserlerdeki immün sistem, genetik mühendisliği, antikor terapisi ve onkojenik mekanizmalarda yapılan 60 yılı aşkın bir araştırmanın sonucunda oluşmuştur. Sadece Steven Rosenberg, Carl June, Michel Sadelain, T hücrelerinin TCR den bağımsız aktivasyonunun mümkün olduğunu gösteren Arthur Weiss ve Bryan Irvin değil birçok araştırmacı da CAR-T cell terapisinin gelişmesine katkıda bulunmuştur.

TCR aracılı sinyal iletiminde CD3ζ zincirinin rolünü incelemek için bu araştırmacılar, CD8' in ekstramembran alanını ve transmembran alanını (TM), ζ zincirinin sitoplazmik alanına bağlayan kimerik bir protein inşa ettiler. Aynı TCR/CD3’ te olduğu gibi CD8/ζ da T hücrelerinde eksprese olduğunda sinyal iletimine izin verir.

T hücreleri ile yapılan deneyler CD3ε ve CD3ζ alt birimlerinin sitoplazmik alanlarının, bozulmamış TCR' ninkilere benzer şekilde aktivasyon sinyallerini bağımsız olarak sağlayabildiğini gösterdi. Dolayısıyla Eshhar ve arkadaşları CD8/ζ reseptör aktivitesini spesifik antijene özgü tek zincirli antikorun (scFv) değişken kısımlarına, CD8 in ekstraselüler domainini (ECD) ekleyerek arttırmayı düşünmüşlerdir.

Buda Car-t hücrelerine yeni bir özellik kazandırmıştır, geniş hedef aralığı. TCR nin aksine antikorlarkarbonhidrat ve lipid antijenlerini ve peptit antijenlerini tanıyabilme yeteneğine sahiptir. Dahası antikorlar TCR den farklı olarak tümör antijenlerine MHC sunumu olmadan bağlanabilmeleriyle CAR-T cell lerin tümör hücrelerine atakta bulunmasına ve onların immün kaçış mekanizması olarak MHC ekspresyonunu yok edebilecek tümör hücrelerine saldırabilmesine izin verir. Birinci nesil CAR ların gelişinin ardından 2. ve 3. nesil CAR jenerasyonları hücre içi ko-stimülatör alanların mühendisliği ile geliştirildiler.

Spesifik CAR jenerasyonları hastanın kendisinden otolog ya da donörden allojenik olarak T hücrelerinin lökoferez ile toplanmasıyla başlar ve ex-vivo yeniden mühendislik yöntemleriyle dizaynı ve T hücrelerinin sayısının arttırılmasını takip eder (bunlar spesifik CAR ları ifade eder) son olarak hastaya tekrar re-infüzyonla verilir. Bir kez hedef tümörün antijenini tanıyınca CAR-T hücreleri çoğalır ve spesifik olarak kanser hücrelerini öldürür.

CAR-T hücre tedavisindeki ilerlemeler, refrakter malignitelerin tedavisi için yeni seçenekler sunmuş ve çeşitli hematolojik veya solute kanserlerin endikasyonlarında klinik araştırmalar devam etmektedir. B hücreli akut lenfoblastik lösemide (B-ALL) CD-19 hedefli CAR-T hücresi tedavisinin klinik başarısı ve B hücreli Non-Hodgkin lenfoma (B-NHL) ve kronik lenfositik lösemide (CLL) umut verici veriler kaydedilmektedir. Bu muhteşem ilerlemeler, Yescarta (Kite Pharma/Gilead'den axicabtagene ciloleucel) ve Kymriah (Novartis'ten tisagenlecleucel) için pazarlama yetkilendirmelerine yol açtı. Bu ikisi (CD-19'u hedeflemektedir), 2017' de Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) ve 2018'de Avrupa İlaç Ajansı tarafından belirli hematolojik kanserlerin tedavisi için onaylanmıştır.

Ancak CAR-T hücrelerinin etkinliği on-target/off-tumor etkisi (çoğu CAR-T hücresinin hedef aldığı antijenin normal dokularda da ifade ediliyor olmasından dolayı patojenik olmayan dokularda toksisite bir dereceye kadar ortaya çıkmaktadır) ve advers reaksiyonların görülmesiyle azalmaktadır. Aslında anti CD-19 CAR-T cell lerle tedavi edilen hastaların %80 inde sitokin ilşkili sendrom (CRS) görülmeketedir. CRS organ toksisitesine, kardiyovasküler bozukluklara, renal bozukluklara, hepatik ve gastrointestinal bozukluklara, immün ve hematolojik bozukluklara, respiratuvar, kas-iskelet sistemi ve nörolojik bozukluklara sebep olabilir. Nörolojik olumsuz olaylarsa CRS esnasında ya da CRS’ den sonra da görülebilmektedir. Bu nedenle istenmeyen immün yanıtların minimize edilmesi de çok önemlidir ve CAR-T CELL terapisindeki son çalışmalar etkililik ve güvenlik üzerine odaklanmıştır.

CAR yapıları bir reseptörün komponentlerindeki her gen kodu için DNA sekanslarının genetik mühendisliği ile kodlanmasıyle elde edilir. Bu komponentler: Spesifik monoklonal antikorun hedef antikora olan değişken fragmentleri (scFv), kanca alanı, TM transmembran alanı ve sinyal domaini (co-stimülatör CM domaini ve CD3ζ domaininin birleşiminden oluşur) dir.

İntraselüler bölgedeki reseptör, sinyal transdüksiyonuna ve T hücre aktivasyonuna izin veren fonksiyonel reseptördür. Tüm klinik olarak test edilmiş CAR’ lar bir ya da iki tane ko- stimülatör bölge içerir (CD28, 4-1BB (CD137), OC40, DAP10 ve CD27) CD3ζ zincirine eklenir. Bununla birlikte, diğer domainler pre-klinik olarak test edilmiş ve dördüncü nesil CAR-T hücrelerinin oluşumunu sağlamıştır.

Tekrar bir gözden geçirecek ve ülkemizde yapılan çalışmaya bakacak olursak:

CAR’ lar T lenfosit hücresi gibi immün efektör bir hücreye belirli özellikler sağlayan genetik mühendisliği olarak tasarlanmış reseptörlerdir. Spesifik tümör hücrelerine karşı tıpkı hedeflenmiş bir monoklonal antikor özgünlüğünü kazanırlar.

Kodlama dizisi viral vektörler tarafından reseptöre aktarılır. T hücrelerine kimerik antijenik reseptörler eklendiğinede güçlü immünolojik özellikler gösterirler ve kanser hücrelerine karşı bağışıklık sistemini yeniden aktif hale getirerek anti-tümör hafızası sağlayabilirler.

CAR olarak CD8, CD28, CD37 sekansı ile konjuge edilmiş CD-19’ a spesifik antikor başını kodlayan (FMC63) bir lentiviral vektör ile birlikte insan T lenfositleri üzerinde bir epidermal büyüme faktörü reseptörü formu ile (EGFRt) (CAR-T) kullanılmıştır.

Ülkemizde yapılan çalışmalarda mononükleer hücreler periferal kandan sağlıklı donörlerden toplanıp dönüştürülüp ISIKOK-19 CAR-T hücreleri adını almışlardır. Bunlar çok pahalı tedaviler olduğundan CAR-T hücre üretiminin maliyetinin düşmesi için sinyal molekülü olan TBK1/IKKE nin bir inhibitörü olan BX-795 kulanılarak T hücrelerinde CAR lentivirüs transdüksiyon etkinliğinin önemli ölçüde arttığıda yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Oluşturulan ISIKOK-19 hücreleri CD19+B lenfosit kanser hücrelerine karşı yüksek seviyede toksisite göstermişlerdir.

Genetik modifikasyon tekniklerinin gelişmesiyle kanser tedavisinde yeni bir çağ açılmıştır. Konvansiyonel tedaviler (kemoterapi ve monoklonal antikor tedavisi) yetersiz kalmaktadır. Konakçı immün hücreleri düşük anti-tümör aktivitesinden ya da efektör T-hücre eksikliğinden dolayı sitotoksik fonksiyon göstermek için kanser hücrelerince yeteri kadar aktive olamamaktedır.

Yüksek afiniteli kimerik antijen reseptörlerine genetik transfer, otolog T hücrelerinin kanserli hastadan izole edilmesiyle TCR (T cell receptor) ve MHC (Majör Histo kompatibilite) Kompleksi MHP-peptit sunumuna gerek kalmadan efektör fonksiyon gösterir. Spesifik CAR-T hücreleri Tümör ilişkili antijenlerİ (TAA) (CD-19, BCMA gibi): tanır ve yok eder.

CAR JENERASYONLARI

CAR yapısının ilk jenerasyonu çok basit bir formdaydı, ilgilendiği antijene spesifik olarak bağlanmak için immünoglobulin bazlı tek zincirli değişken fragmentli (SCFV) ekstraselüler domain başı içeriyordu ve bu da TCR kompleksinin CD34 hücre içi sinyalleme alanına kaynaştırılıyordu.

İlk jenerasyonların hayal kırıklığı yaratmasının ardından sonraki nesil CAR’ lar klinik çalışmalardaki kalıcılığını, sitotoksisitesini ve yaygınlaşmasını arttırmak için CD28 veya 4-1BB gibi ortak uyarıcı moleküllerin bir ya da daha fazla ücre içi alanı dahil edilerek geliştirilmiştir.

Yapılan ilk klinik deneme de transgenik CAR-T hücreler kullanılmış ve hematolojik kanseri olan ALL ve NHL hastasında %50-85 oranında sağkalım ve iyileşme gözlenmiştir.

Car-T nin bu etkililiğine rağmen hastalarda sitokin fırtınası (CRS), CAR-T ilişkili ensefalopati sendromu (CRES), B-hücre aplazisi, hemofagositik-lenfohistiyositoz gibi toksisiteler gelişebilir. Bundan dolayı klinik çalışmalar ağırlıklı olarak terapinin güvenliğine odaklanmıştır.

FDA, Avrupa Birliği ve Kanada kymriah (Kymriah markası altında satılan Tisagenlecleucel, kanserle savaşmak için vücudun kendi T hücrelerini kullanan B hücreli akut lenfoblastik löseminin tedavisi için bir ilaçtır) ve yescarta (Yescarta markası altında satılan Axicabtagene siloleucel, geleneksel tedavide başarısız olan büyük B hücreli lenfoma için bir tedavidir. T hücreleri, lenfomalı bir kişiden çıkarılır ve belirli bir T hücresi reseptörü üretmek için genetik olarak işlenir) yı onaylamıştır.

Ancak CAR-T hücre tedavileri şu anda yalnızca sınırlı sayıda merkezde mevcut ve tedavi oldukça pahalıdır.

Türkiye de bu sorunun üstesinden gelmek için ISIKOK-19 un etkinlilik ve güvenlik testlerin çalışmaları yapılmaktadır. ISIKOK-19 CAR-T HÜCRELERİ: CD8 ligandı ile konjuge edilmiş bir anti CD-19 monoklonal antikor scFv si (FMC63), CD 28 transmembranı ve co-stimülatör domaini (ortak uyarıcı alan), CD37 proaktivatör sinyalleme alanı, bir ortak ekspresyon işaretçisi ve bir (EGFRt) hücre yüzey proteini formu ile anti CD-19 CAR yapısını kodlar.

SİTOKİN FIRTINASI (CRS) YAN ETKİSİ DURUMUNDA: Vücutta transfüzyon sonrası Car-T hücrelerini eksprese eden EGFRt’ nin ölümünü indüklemek için setuksimab, antikora bağımlı hücresel sitotoksiteyi uyararak bir anti-EGFR, antikora bağımlı hücresel sitotoksiteyi ve tamamlayıcı aracılı sitotoksisiteyi uyaran Mab (monoklonal antikor) uygulanabilir.

Yapılan ek çalışmalar BX-795, NK92, JURKAT, CEM, RPMI 8226 çeşitli insan hücre hatlarında lentiviral vektörlerin: transdüksiyon arttırıcı ajan olarak kullanıldığı ve gen terapisi protokollerinin klinik uygulamaları için potansiyel olarak gösterildiği bildirilmiştir.

Türkiye’ de yapılan çalışma tekrarlayan ALL ve NHL hastalarında CD19 eksprese eden B hücrelerini hedefleyen CAR-T hücrelerinin (ISIKOK-19) klinik sınıf üretimi, kalite kontrolü, in-vivo etkinlik süreçlerini kapsamaktadır.

REFERANSLAR

Taştan, C., Kancağı, D., Turan, R., Yurtsever, B., Çakırsoy, D., Abanuz, S., Yılancı, M., Seyis U., Ozer, S., Mert, S., Kayhan, C., Tokat, F., Elmas, M., Birdoğan, S., Arbak, S., Yalçın K., Sezgin, A., Kızılkılıç, E., Hemşinlioğlu, C., İnce, U., Ratip and S., Ovalı, E., 2020, Preclinical Assessment of Efficacy and Safety Analysis of CAR-T Cells (ISIKOK-19) targeting CD19-expressing B Cells for the First Turkish Academic Clinical Trial with Relapsed/refractory ALL and NHL Patients, doi: 10.4274/tjh.galenos.2020.2020.0070.

Andrea, A., Chiron, A., Bessoles S., and Abina-Bey-Hacein, S., 2020, Engiinering Next Generation CAR-T Cells for Better Toxicity Management, International journal of Molecular sciences, 21, 8620p.