Científicos diseñan células CAR-T para atacar el amiloide en la enfermedad de Alzheimer
Investigadores de Washington University in St. Louis adaptaron la inmunoterapia CAR-T para dirigirse al Aβ agregado en modelos murinos de Alzheimer, logrando reducir depósitos en la duramadre y eliminar placas en el parénquima cerebral mediante expresión transitoria del CAR. El CAR se diseñó a partir de secuencias de anticuerpo de lecanemab e incorpora dominios de señalización CD28 y CD3ζ.
Científicos liderados por Jonathan Kipnis en Washington University in St. Louis informaron que las células T pueden diseñarse para expresar receptores quiméricos de antígeno (CAR, por sus siglas en inglés) que reconocen Aβ agregado. En ratones, las células T que expresaban de forma estable estos CAR redujeron el amiloide en la duramadre, mientras que una versión con expresión transitoria del receptor eliminó placas en el cerebro. Los hallazgos se publicaron el 9 de febrero en PNAS.
Los investigadores crearon el CAR fusionando las secuencias codificantes de las cadenas pesada y ligera de la región variable de lecanemab en un fragmento de unión a amiloide de cadena única, y luego lo enlazaron a los dominios coestimulador CD28 y de señalización CD3ζ. Empaquetaron este constructo en un vector viral.
El primer autor Pavle Boskovic y sus colegas aislaron células T colaboradoras CD4+ de bazos de tipo salvaje y las transdujeron para expresar de manera estable el constructo. A diferencia de las células CD8+ citotóxicas utilizadas en la terapia contra el cáncer para destruir las células diana, las células CD4+ movilizan a otras células inmunitarias, incluida la microglía, cuando se activan. Los científicos inyectaron dos dosis de células T CD4+ CAR, separadas por tres semanas, en las venas situadas detrás de los ojos de ratones 5xFAD de 6 meses. Estos ratones expresan transgenes humanos APP y PSEN1 que portan múltiples variantes vinculadas a la AD y, a esta edad, desarrollan abundante patología amiloide.
Tras seis semanas, alrededor del 2 por ciento de la membrana de la duramadre cerca de las venas puente contenía amiloide, en comparación con el 7 por ciento en los controles inyectados con solución salina. En 2024, el grupo de Kipnis había informado que las moléculas entran y salen del parénquima cerebral a través de “manguitos” que rodean estas venas puente. Con este enfoque no se produjeron cambios en la patología amiloide dentro del propio cerebro.
Los autores creen que la administración génica viral para una expresión estable del CAR conlleva el riesgo de una activación inmunitaria excesiva que, en casos raros, puede conducir a neurodegeneración. Probaron una estrategia alternativa: transfectaron células T CD4+ con el mRNA del CAR de lecanemab para que las células solo expresaran los receptores de manera temporal. Inyectaron tres dosis de estas células CAR-T transitorias en las venas oculares de ratones 5xFAD, separadas por 10 días. En contraste con las dos dosis de CAR-T transfectadas de forma estable administradas con tres semanas de intervalo, este régimen más frecuente redujo las placas amiloides en el propio cerebro.
Kipnis considera que administrar más dosis en un periodo más corto probablemente influyó en la reducción de placas cerebrales. La administración repetida también puede ser más segura que el uso de células transducidas viralmente. Los autores aún no saben cómo estas células CAR-T de lecanemab reducen el amiloide de la duramadre o del parénquima. Kipnis sospecha que las células secretan factores que reclutan a las células inmunitarias del huésped, como la microglía, para realizar el trabajo, y dijo que futuros estudios aclararán este mecanismo.
Los CAR son receptores de membrana celular fabricados en laboratorio que redirigen a las células T hacia dianas específicas. A finales de la década de 1980, Zelig Eshhar y colegas en el Weizmann Institute of Science en Rehovot, Israel, crearon las primeras versiones fusionando un fragmento de anticuerpo de cadena única con un dominio de señalización intracelular que activa las células T una vez que el receptor CAR se une a su diana. Aunque esto supuso un avance conceptual, estos CAR desencadenaban débilmente la activación de las células T. A finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, los científicos comenzaron a añadir dominios coestimuladores a los CAR para imitar una señal secundaria de activación. Esto mejoró de forma drástica la activación y la supervivencia de las células en modelos animales de cáncer y, más tarde, en personas.
La terapia CAR-T funciona mejor contra los cánceres hematológicos, dirigiendo a las células T hacia células B malignas al apuntar a proteínas de su superficie, como el antígeno de maduración de células B o CD19.
En una investigación paralela que aborda las preocupaciones de seguridad de las CAR-T, un equipo de científicos de Ludwig Lausanne, liderado por Melita Irving y Greta Maria Paola Giordano Attianese, junto con colaboradores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne, ha diseñado una plataforma innovadora de células CAR-T capaz de apagarse a distancia y de forma reversible. Sus hallazgos, publicados en Nature Chemical Biology, abordan obstáculos formidables como el riesgo de daño colateral a células sanas y una hiperactivación inmunitaria potencialmente mortal.
La nueva tecnología mejora el control sobre las células CAR-T mediante una “CAR de interacción proteína-proteína con interruptor de apagado regulado por fármaco” (DROP-CAR) que modula la integridad del receptor en la superficie celular. Este sistema no depende de degradar componentes del CAR ni de inducir la muerte de las células CAR-T, como lo hacían diseños previos de interruptores de apagado. En su lugar, aprovecha una interfaz proteica finamente diseñada compuesta íntegramente por elementos derivados de humanos, minimizando así la inmunogenicidad. El dominio extracelular incluye una proteína humana diseñada computacionalmente, denominada dmLD3, que se une a BCL-2 con una afinidad excepcional. La porción de unión al antígeno del CAR se complementa con un fragmento de BCL-2.
Venetoclax, un fármaco oncológico aprobado por la FDA y conocido por su unión de alta afinidad a BCL-2, actúa como el control remoto molecular en este sistema. La administración de venetoclax interrumpe de manera competitiva la interacción dmLD3-BCL-2, haciendo que la arquitectura extracelular del CAR se disocie y que el receptor se desensamble, silenciando de forma efectiva la función de las células CAR-T de dirigir el ataque tumoral. De manera crucial, los receptores CAR se reensamblan rápidamente tras la retirada de venetoclax, restaurando la actividad citotóxica. Este mecanismo reversible permite una modulación temporal precisa de la funcionalidad de las células CAR-T sin desencadenar apoptosis ni eliminar células, preservando la población terapéutica a lo largo de los ciclos de tratamiento.
El diseño DROP-CAR aporta una posible solución al agotamiento impulsado por el antígeno, un fenómeno por el cual la estimulación persistente en el microambiente tumoral inmunosupresor conduce a un estado disfuncional de las células T, marcado por una remodelación epigenética y transcriptómica que limita las funciones efectoras. El diseño permite protocolos terapéuticos en los que las células CAR-T pueden “ponerse en pausa” de manera transitoria, permitiéndoles descansar y recuperar su función antes de reactivarse. Este control temporal podría ampliar la durabilidad y la eficacia de las terapias CAR-T contra tumores sólidos, que a menudo presentan entornos altamente supresores.