Novas células CAR-T oferecem controle sob demanda para tratamento de câncer

Os cientistas da Ludwig Cancer Research desenvolveram novos tipos de células T receptoras de antígenos quiméricos (CAR) – um tipo de imunoterapia contra o câncer – que podem ser ativadas em vários graus de intensidade e depois desligadas sob demanda com os medicamentos existentes. O projeto e a avaliação pré-clínica das células CAR-T, liderados por Melita Irving e Greta Maria Paola Giordano Attianese, da filial de Lausanne do Instituto Ludwig para Pesquisa do Câncer, são detalhados em Anais da Academia Nacional de Ciências.

“As células CAR-T já são utilizadas hoje para tratar uma série de cancros do sangue, mas os tumores sólidos continuam a representar desafios significativos para este modo de terapia em termos de segurança e eficácia”, disse Irving. “Potencialmente abordamos essas duas questões através da engenharia, diretamente no projeto do CAR, de interruptores liga e desliga que são acionados por medicamentos que foram aprovados por agências reguladoras e já estão em uso na clínica. Isso deve acelerar o avanço destes remotamente células CAR-T controladas em ensaios clínicos.”

As células CAR-T expressam receptores sintéticos que detectam marcadores moleculares específicos, ou antígenos, em células cancerosas usando um fragmento de anticorpo como sensor externo. Quando o CAR se liga ao seu antígeno em uma célula cancerosa, seus módulos de sinalização são ativados e acionam o armamento citotóxico inato das células T para destruir as células tumorais.

O problema é que muitos antígenos tumorais sólidos também são encontrados em células saudáveis, aumentando os riscos dos chamados efeitos “fora do tumor, no alvo”. Estes podem provocar respostas imunes destrutivas que são difíceis de controlar e potencialmente letais para o paciente. Por outro lado – e talvez com mais frequência – as condições imunossupressoras do microambiente tumoral sólido podem levar as células T antitumorais, incluindo aquelas equipadas com CARs, a um estado de disfunção conhecido como “exaustão”.

“Ter a capacidade de ligar remotamente as células CAR-T em graus variados, usando diferentes doses de um medicamento ativador – e depois desligá-las sob demanda, conforme necessário – melhoraria a segurança desta terapia”, disse Giordano Attianese. “Além disso, o controle remoto da atividade das células CAR-T também poderia ser usado para mitigar a exaustão das células T, melhorando a durabilidade das respostas dos pacientes à terapia”.

A última possibilidade decorre de estudos – liderados por Crystal Mackall, de Ludwig Stanford – que mostram que dar às células CAR-T períodos de descanso entre episódios de direcionamento ativo ao tumor reescreve seus programas de expressão genética, reverte a exaustão e aumenta amplamente sua eficácia funcional.

Os CARs clássicos são receptores de cadeia única que ligam diretamente a ligação ao antígeno tumoral a componentes de sinalização interna derivados dos módulos funcionais, ou “domínios”, de algumas proteínas-chave das células T. O sensor de antígeno do CAR, que se destaca da célula T projetada como uma varinha, geralmente é derivado do fragmento de ligação ao antígeno de uma molécula de anticorpo, que pode ser desenvolvido para detectar praticamente qualquer alvo nas células tumorais com excelente especificidade.

Os componentes de sinalização interna geralmente vêm de uma proteína chamada CD3-ζ, que é absolutamente necessária para ativar a célula T após a ligação ao antígeno, e outra emprestada de uma proteína “co-estimuladora” (como 4-1BB ou CD28) que aumenta a função e persistência de células T após ativação.

Para permitir o controle da atividade do CAR, Irving, Attianese e colegas separaram a porção sensível ao antígeno (o fragmento do anticorpo) e o domínio de ativação (CD3-ζ) em duas cadeias separadas, a “cadeia receptora” e a “cadeia de sinalização”. Aproveitando a expertise de Bruno Correia, da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), eles também incluíram um módulo extra capaz de dimerizar as duas cadeias mediante a aplicação de um medicamento contra o câncer chamado venetoclax.

Quando se liga a esses módulos externos, a molécula venetoclax actua como uma ponte, unindo as duas cadeias para criar um complexo CAR activo – e a intensidade da resposta subsequente das células CAR-T depende da quantidade do fármaco utilizado. Os pesquisadores chamaram esta construção de CAR de CAR “induzível-ON” (iON).

Para serem verdadeiramente seguras, no entanto, as células CAR-T também precisam ser desligadas imediatamente se representarem perigo para os pacientes. Para esse fim, os investigadores adicionaram um componente adicional drogável à cadeia de sinalização CD3-ζ que responde a outro medicamento contra o cancro aprovado, denominado lenalidomida. Esta ligação, no entanto, marca o receptor para degradação pela maquinaria de eliminação de resíduos da célula. Os pesquisadores mostram que as células T iON/OFF CAR (iONØ-CAR) multifuncionais podem ser ativadas pelo venetoclax e rapidamente desativadas – dentro de 4-6 horas – pela lenalidomida.

A seguir, os pesquisadores planejam caracterizar melhor o desempenho de seus iON e iONØ-CARs contra diferentes modelos de tumor. Eles também testarão se o controle remoto das células realmente previne a toxicidade das respostas hiperativas do CAR-T e se períodos periódicos de descanso podem melhorar o controle dos tumores a longo prazo.