Avances en el control de las células CAR T: doble eliminación de receptores e interruptores regulados por fármacos
Investigadores presentaron varias estrategias de ingeniería para aumentar la eficacia y la seguridad de la terapia con células CAR T. Entre ellas destacan la doble eliminación de receptores de PGE2 para mejorar el rendimiento en tumores sólidos y sistemas de interruptores controlados por pequeñas moléculas como venetoclax y cafeína para modular la actividad celular y reducir riesgos.
Los investigadores han dado a conocer múltiples estrategias de ingeniería para mejorar la eficacia y la seguridad de la terapia con células CAR T, entre ellas un enfoque de doble eliminación de receptores para tumores sólidos e interruptores controlados por fármacos que permiten una regulación precisa de la actividad terapéutica.
En un avance decisivo para el tratamiento de tumores sólidos, los investigadores han desarrollado una estrategia que incrementa de forma drástica la potencia de la terapia con células CAR T mediante la ablación genética precisa de la señalización de prostaglandina E2 (PGE2) al eliminar sus dos receptores en las propias células inmunitarias modificadas. Aunque la terapia con células CAR T ha revolucionado el tratamiento de ciertos cánceres hematológicos, su aplicación en tumores sólidos se ha enfrentado a retos importantes debido al microambiente hostil e inmunosupresor que estos tumores generan. La PGE2, un mediador lipídico bioactivo prevalente en el entorno tumoral, desempeña un papel clave en la atenuación de las respuestas inmunitarias al unirse a sus receptores en las células inmunitarias, amortiguando de forma efectiva la actividad antitumoral de las células CAR T.
La doble eliminación de receptores se diseñó utilizando herramientas de edición genética de última generación que garantizan tanto la precisión como la durabilidad de la ablación de los receptores dentro del genoma de las células CAR T. A este enfoque de edición genética precisa le siguieron rigurosos ensayos funcionales para confirmar que las células CAR T modificadas no solo estaban libres de la señalización mediada por PGE2, sino que también conservaban sus funciones citotóxicas vitales y su capacidad proliferativa. Las células inmunitarias reprogramadas mostraron una marcada resistencia a las fuerzas inmunosupresoras típicamente presentes en el microambiente tumoral.
En modelos preclínicos de tumores sólidos notoriamente resistentes, las células CAR T modificadas demostraron una capacidad significativamente mayor para infiltrarse en las masas tumorales y mantener su actividad anticancerosa durante periodos prolongados. Esto se tradujo en un profundo retraso de la progresión tumoral y, en algunos casos, en una regresión completa, efectos que rara vez se observan con las terapias CAR T convencionales. Más allá de su mejora de la eficacia, estas células CAR T deficientes en receptores también mostraron una sorprendente reducción de los efectos secundarios inflamatorios sistémicos, una complicación frecuente de las inmunoterapias celulares.
La estrategia surge de una comprensión amplia del papel multifacético de la PGE2 en la biología tumoral y la evasión inmunitaria. Al inhabilitar dos receptores distintos, el enfoque asegura un bloqueo más completo de las señales inmunosupresoras de la PGE2, que de otro modo podrían eludir intervenciones dirigidas a un único receptor. Análisis fenotípicos detallados revelaron que la doble eliminación de receptores no deterioró las vías de señalización esenciales responsables de la función normal y el tráfico de las células T, preservando la aptitud y la resiliencia in vivo de las células terapéuticas.
Además, un perfilado molecular más profundo aclaró cómo la inhabilitación de los receptores de PGE2 recalibra el transcriptoma de las células CAR T hacia un estado más activado y persistente, caracterizado por la regulación al alza de moléculas efectoras y la resistencia al agotamiento, un estado de disfunción crónica que a menudo limita la eficacia de las CAR T.
En desarrollos paralelos, los investigadores han combinado diseño racional y optimización basada en bibliotecas de una interacción proteína–proteína (PPI) de origen humano para desarrollar DROP-CARs, un interruptor de apagado (off-switch) regulado por fármacos y controlado por venetoclax. La terapia con células T con receptor de antígeno quimérico (CAR) está limitada por toxicidades on-target, off-tumor y por el agotamiento celular debido a la exposición crónica al antígeno. Los DROP-CARs permiten la liberación dependiente de la dosis del scFv dirigido al tumor y la consiguiente reducción de la unión de las células T a la célula tumoral.
La mayoría de los CAR utilizados actualmente en la clínica son de segunda generación (2G) y constan de una porción de unión al antígeno (normalmente un fragmento variable de cadena única, scFv), fusionada a una bisagra, una región transmembrana y los endodominios de un receptor coestimulador y de CD3ζ. Entre las limitaciones de los CAR 2G se incluyen que la exposición crónica al antígeno puede agotar a las células T modificadas; la toxicidad puede resultar de la reactividad on-target contra tejidos sanos; y la sobrerrespuesta ante una alta densidad de antígeno o una elevada carga tumoral puede desencadenar acontecimientos adversos como el síndrome de liberación de citocinas (CRS).
Los diseños de CAR con interruptor de encendido (on-switch) y de apagado (off-switch) que permiten el control remoto de los niveles de actividad de las células T mediante la administración de pequeñas moléculas representan una estrategia prometedora para equilibrar función y seguridad. Aunque se han logrado progresos notables en el campo, los diseños de interruptores basados en dominios derivados de humanos (es decir, para minimizar la inmunogenicidad) que respondan a pequeñas moléculas aprobadas clínicamente son poco frecuentes y los existentes tienen limitaciones.
El sistema DROP-CAR controlado por venetoclax se desarrolló mediante diseño racional de proteínas y cribado de bibliotecas para generar una interacción proteína–proteína estable de origen humano que pueda interrumpirse de forma eficiente con la molécula venetoclax, aprobada clínicamente. Los investigadores presentaron una prueba de concepto de un DROP-CAR dual controlado por distintas pequeñas moléculas, así como de receptores sintéticos con compuertas lógicas que permiten la señalización de STAT3. Demostraron la función in vitro e in vivo de las células T DROP-CAR.
Investigadores de Texas A&M University han desarrollado dos nuevos sistemas de proximidad inducida químicamente (CIP) para controlar la expresión génica. El equipo desarrolló un sistema inducible por cafeína que puede alterar vías de señalización específicas del cáncer y, en investigación no publicada, modular la maquinaria CRISPR. El otro es un CIP de rapamicina modificado que puede apagar la activación de CRISPR (CRISPRa) para ayudar a reducir la probabilidad de efectos off-target.
El sistema controlado por cafeína, denominado CHASER, se creó insertando un sistema CIP existente llamado "COSMO" en el nanocuerpo (nanobody) LaM8 para permitirle responder alostéricamente a la cafeína. Usando la plataforma CHASER, el equipo pudo utilizar cafeína para inducir y cambiar la expresión de las tirosina quinasas receptoras (TRKs) en cultivo celular. Las TRKs son proteínas transmembrana integrales implicadas en la señalización celular y en la proliferación tumoral y la metástasis.
El equipo puede dividir CRISPR en dos piezas separadas y acoplar cada pieza a módulos sensibles a la cafeína. Cuando se añade cafeína, las dos partes vuelven a encajar, reconstruyendo el sistema CRISPR completo y activándolo. CRISPR solo se vuelve activo cuando hay cafeína, lo que ofrece una forma sencilla y controlable de activar y desactivar la edición génica. El artículo informa de que el equipo incluso utilizó té, café y Red Bull diluidos en cultivo celular para desencadenar la activación génica mediada por CHASER.
El equipo también transformó y reprogramó un CIP inducido por rapamicina llamado UniRapR en un interruptor genético de "apagado" denominado RASER, también basado en nanocuerpos LaM8. Mientras CHASER induce una conformación más compacta de dos proteínas, RASER acerca dos dominios de tal manera que interrumpe la interacción entre las proteínas. El equipo evaluó in vitro una gama de candidatos de nanocuerpos RASER utilizando la fluorescencia como lectura y se decantó por un diseño concreto que condujo a una expresión de GFP casi un 70% menor en su modelo celular.