Progrès dans le contrôle des cellules CAR T : double invalidation de récepteurs et interrupteurs régulés par des médicaments

Des chercheurs ont dévoilé plusieurs stratégies d’ingénierie visant à améliorer l’efficacité et la sécurité des thérapies par cellules CAR T, notamment une approche de double invalidation de récepteurs pour les tumeurs solides et des interrupteurs contrôlés par des médicaments permettant une régulation précise de l’activité thérapeutique.

Dans une avancée majeure pour le traitement des tumeurs solides, des chercheurs ont mis au point une stratégie qui accroît fortement la puissance de la thérapie par cellules CAR T grâce à l’ablation génétique précise de la signalisation de la prostaglandine E2 (PGE2) en inactivant ses deux récepteurs directement dans les cellules immunitaires modifiées. Si la thérapie par cellules CAR T a révolutionné la prise en charge de certains cancers hématologiques, son application aux tumeurs solides s’est heurtée à d’importants obstacles en raison du microenvironnement hostile et immunosuppresseur que ces tumeurs génèrent. La PGE2, médiateur lipidique bioactif abondant dans le milieu tumoral, joue un rôle clé dans l’atténuation des réponses immunitaires en se liant à ses récepteurs sur les cellules immunitaires, étouffant ainsi l’activité antitumorale des cellules CAR T.

La double invalidation des récepteurs a été réalisée à l’aide d’outils d’édition du génome de pointe, garantissant à la fois la précision et la durabilité de l’ablation des récepteurs au sein du génome des cellules CAR T. Cette approche d’édition génétique a été suivie d’essais fonctionnels rigoureux afin de confirmer que les cellules CAR T modifiées étaient non seulement exemptes de signalisation médiée par la PGE2, mais conservaient également leurs fonctions cytotoxiques essentielles et leur capacité proliférative. Les cellules immunitaires reprogrammées ont montré une résistance marquée aux forces immunosuppressives typiquement présentes dans le microenvironnement tumoral.

Dans des modèles précliniques de tumeurs solides notoirement résistantes, les cellules CAR T modifiées ont présenté une capacité significativement accrue à infiltrer les masses tumorales et à maintenir leur activité anticancéreuse sur de longues périodes. Cela s’est traduit par un ralentissement profond de la progression tumorale et, dans certains cas, une régression complète, des effets rarement observés avec les thérapies CAR T conventionnelles. Au-delà de cette amélioration d’efficacité, ces cellules CAR T déficientes en récepteurs ont également montré une diminution surprenante des effets indésirables inflammatoires systémiques, complication fréquente des immunothérapies cellulaires.

Cette stratégie s’appuie sur une compréhension approfondie du rôle plurifactoriel de la PGE2 dans la biologie tumorale et l’échappement immunitaire. En neutralisant deux récepteurs distincts, l’approche assure un blocage plus complet des signaux immunosuppresseurs de la PGE2, qui pourraient autrement contourner des interventions ciblant un seul récepteur. Des analyses phénotypiques détaillées ont montré que la double invalidation des récepteurs n’altérait pas les voies de signalisation essentielles responsables de la fonction normale des lymphocytes T et de leur capacité de migration, préservant l’aptitude et la résilience in vivo des cellules thérapeutiques.

Un profilage moléculaire plus approfondi a éclairé la manière dont l’inactivation des récepteurs de la PGE2 recalibre le transcriptome des cellules CAR T vers un état plus activé et plus persistant, caractérisé par une augmentation de l’expression de molécules effectrices et une résistance à l’épuisement, état de dysfonctionnement chronique qui limite souvent l’efficacité des CAR T.

Parallèlement, des chercheurs ont combiné une conception rationnelle et une optimisation fondée sur des bibliothèques d’une interaction protéine–protéine d’origine humaine afin de développer des DROP-CARs (drug-regulated off-switch PPI) contrôlés par venetoclax. La thérapie par cellules T à récepteur antigénique chimérique (CAR) est limitée par des toxicités « on-target, off-tumor » et par l’épuisement cellulaire dû à une exposition chronique à l’antigène. Les DROP-CARs permettent une libération dépendante de la dose du scFv ciblant la tumeur, et, par conséquent, une réduction de la liaison des lymphocytes T aux cellules tumorales.

La plupart des CARs actuellement utilisés en clinique sont de deuxième génération (2G) et comprennent un module de liaison à l’antigène (généralement un fragment variable à chaîne unique, scFv), fusionné à une charnière, une région transmembranaire et aux endodomaines d’un récepteur co-stimulateur et de CD3ζ. Les limites des CAR 2G incluent le fait qu’une exposition chronique à l’antigène peut conduire à l’épuisement des lymphocytes T modifiés, que des toxicités peuvent résulter d’une réactivité on-target contre des tissus sains, et qu’une surréactivité en cas de forte densité antigénique ou de charge tumorale importante peut déclencher des événements indésirables tels que le syndrome de relargage cytokinique (CRS).

Les conceptions de CAR avec interrupteurs « on » et « off », permettant un contrôle à distance des niveaux d’activité des lymphocytes T via l’administration de petites molécules, représentent une stratégie prometteuse pour équilibrer fonction et sécurité. Bien que des progrès remarquables aient été réalisés dans ce domaine, les conceptions d’interrupteurs fondées sur des domaines dérivés de protéines humaines (c’est-à-dire afin de minimiser l’immunogénicité) et répondant à des petites molécules approuvées en clinique demeurent rares, et les systèmes existants présentent des limites.

Le système DROP-CAR contrôlé par venetoclax a été développé grâce à une conception rationnelle de protéines et à un criblage de bibliothèques visant à générer une interaction protéine–protéine stable d’origine humaine, pouvant être efficacement dissociée par la molécule venetoclax approuvée en clinique. Les chercheurs ont présenté une preuve de concept pour un double DROP-CAR contrôlé par différentes petites molécules, ainsi que pour des récepteurs synthétiques à logique (logic-gated) permettant une signalisation STAT3. Ils ont démontré la fonction des lymphocytes T DROP-CAR in vitro et in vivo.

Des chercheurs de Texas A&M University ont développé deux nouveaux systèmes de proximité induite chimiquement (CIP) pour contrôler l’expression génique. L’équipe a mis au point un système inductible par la caféine capable de modifier des voies de signalisation spécifiques du cancer et, dans des travaux non publiés, de moduler la machinerie CRISPR. L’autre est un CIP à base de rapamycine modifiée pouvant désactiver l’activation CRISPR (CRISPRa), afin de contribuer à réduire le risque d’effets hors cible.

Le système contrôlé par la caféine, baptisé CHASER, a été créé en insérant un système CIP existant appelé « COSMO » dans le nanobody LaM8, afin de lui permettre de répondre de manière allostérique à la caféine. En utilisant la plateforme CHASER, l’équipe a pu recourir à la caféine pour induire et modifier l’expression de récepteurs tyrosine kinases (TRKs) en culture cellulaire. Les TRKs sont des protéines transmembranaires intégrales impliquées dans la signalisation cellulaire ainsi que dans la prolifération tumorale et les processus de métastase.

L’équipe peut scinder CRISPR en deux éléments distincts et attacher chacun d’eux à des modules sensibles à la caféine. Lorsque la caféine est ajoutée, les deux parties se réassemblent, reconstituant le système CRISPR complet et l’activant. CRISPR ne devient actif que lorsque la caféine est présente, offrant un moyen simple et contrôlable d’activer et de désactiver l’édition du génome. L’article rapporte que l’équipe a même utilisé du thé, du café et du Red Bull dilués en culture cellulaire pour déclencher une activation génique médiée par CHASER.

L’équipe a également transformé et reprogrammé un CIP induit par la rapamycine, appelé UniRapR, en un interrupteur génétique « off » nommé RASER, également basé sur des nanobodies LaM8. Alors que CHASER induit une conformation plus serrée de deux protéines, RASER rapproche deux domaines de manière à perturber l’interaction entre ces protéines. L’équipe a criblé in vitro une gamme de candidats nanobody RASER en utilisant la fluorescence comme lecture, et a retenu une conception particulière ayant conduit à une expression de la GFP inférieure d’environ 70% dans leur modèle cellulaire.