Найден способ визуализировать CAR-T-клетки
CAR-T терапия является одним из самых новых и перспективных направлений в лечении онкологических заболеваний. Метод заключается в «ручном обучении» иммунных клеток пациента борьбе с раком. Их выделяют из крови, после чего модифицируют, наделяя специальными рецепторами, которые помогают им распознавать злокачественные клетки и уничтожать их. Генетически измененные лимфоциты затем вводят обратно в кровоток пациента, где они начинают активно размножаться и атаковать врага. Такой подход позволяет персонализировать лечение, получая уникальное лекарство для каждого больного, и, как следствие, добиваться наилучшего результата без побочных действий.
Этот вид иммунотерапии уже помог повысить эффективность лечения некоторых форм рака, но до сих пор остается неизвестным, куда направляются CAR T-клетки после попадания в организм пациента. Как врачи узнают, что они успешно достигли цели и продолжают бороться с опухолями через недели, месяцы или даже годы после введения?
В ходе недавнего исследования специалисты обнаружили новый способ отслеживания таких клеток в теле пациента. Методами генной инженерии они создали CAR T-клетки с молекулярными метками, благодаря чему смогли наблюдать за ними с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) на животных моделях рака. О результатах своей работы они отчитались в последнем номере научного журнала Molecular Therapy.
«В настоящее время единственным способом узнать, работает ли генная или клеточная терапия, является регулярная биопсия опухолей или забор крови, которые дают лишь очень приблизительную оценку эффективности проводимого лечения, – говорит один из авторов исследования доцент кафедры радиологии Марк Селлмайер. – С помощью нашей технологии врачи смогут – буквально – увидеть количество и локализацию CAR T-клеток, которые сохранились в организме по прошествии времени, что является показателем продолжительности и потенциальной эффективности лечения. Визуализация терапевтических клеток также позволит ученым легче тестировать и совершенствовать методы лечения различных заболеваний».
ПЭТ позволяет получить цветные многомерные изображения человеческого тела с использованием радиоактивных индикаторов. Последние представляют собой малые молекулы наподобие глюкозы, которые могут накапливаться в опухолях или связываться с определенными белками, указывая на наличие конкретного заболевания. К примеру, при введении в организм радиофармацевтического средства под названием фтордеоксиглюкоза, злокачественные клетки начинают поглощать его молекулы гораздо активнее, чем окружающие их клетки. Камеры делает снимки этих опухолевых очагов и передает их на компьютер, позволяя врачам видеть локализацию болезни.
Однако в случае с клеточной терапией лечебные клетки выглядят как обычные иммунные клетки организма, что не позволяет ПЭТ обнаруживать их. Чтобы решить эту проблему, исследователи снабдили CAR T-клетки специфическим индикатором, в роли которого выступил фермент, вырабатываемый бактерией E.сoli, – дигидрофолатредуктаза (eDHFR).
Чтобы визуализировать различие между обычными и терапевтическими клетками, команда создала радиоактивную метку, полученную из антибиотика триметоприма, который обладает высоким сродством к бактериальному ферменту и низким – к человеческому. «Эта разница и навела нас на мысль, что при визуализации мы сможем получить высокий контраст, или высокое соотношение «сигнал/шум», для CAR T-клеток, экспрессирующих бактериальный фермент», – говорит Селлмайер.
В ходе исследования CAR T-клетки были помечены бактериальным белком eDHFR (который назвали геном-репортером для ПЭТ) и возвращены обратно в мышиные модели рака. После того как грызунам ввели триметоприм, лечебные клетки начинали светиться, позволяя ученым отслеживать их перемещение в режиме реального времени с помощью ПЭТ-КТ-сканирования. И поскольку эти метки были генетически кодированы, после того как CAR T-клетки размножались, новые клетки также становились носителями того же маркера визуализации.
ПЭТ-КТ-сканирование мышиных моделей болезни показало, что по прошествии семи дней терапевтические клетки скопились в селезенке, а через 13 дней начали скапливаться в содержащих антиген опухолях. По словам ученых, эти результаты указывают на то, что у CAR T-клеток могут быть ранние и поздние «места дислокации», и что им еще многое предстоит узнать об их количестве и точном расположении в человеческом теле.
Исследователи также с удивлением обнаружили, что используемый ими радиоактивный индикатор обладает чрезвычайно высокой чувствительностью при обнаружении CAR T-клеток внутри опухолей: 11 000 клеток на кубический миллиметр. «Было бы замечательно, если бы мы могли видеть 10 миллионов клеток, но по факту знать, что лечебные клетки все еще присутствуют в организме, пусть и в количестве всего 10 тысяч, уже неплохо, – говорит Селлмайер. – Уровень количественной визуализации, который нам
«Надеюсь, что в будущем эффективность многих видов генной или клеточной терапии, включая CAR T, можно будет оценивать, отслеживая количество и локацию лечебных клеток в организме», – отмечает Марк Селлмайер.
