Adoptywny transfer komórek (ACT) jest obiecującą strategią terapeutyczną polegająca na pobraniu limfocytów osoby cierpiącej na chorobę nowotworową, następnie pobrane limfocyty podlegają modyfikacji i namnożeniu ex vivo. Końcowy etap stanowi podanie aktywowanych limfocytów pacjentowi, od którego zostały pobrane.

Aktywacja i namnożenie w ten sposób limfocytów pozwala wspomóc organizm w walce z chorobą – następuje efektywniejsze niszczenie komórek nowotworowych. Podstawowa forma ACT polega na izolacji limfocytów T występujących w guzach. Komórki te nazywane są limfocytami naciekającymi nowotwór (TIL) i posiadają aktywność cytotoksyczną – są zdolne do rozpoznawania i niszczenia komórek nowotworowych. Pobrane fragmenty guza są hodowane w medium zawierającym IL-2, a następnie aktywowane przy użyciu przeciwciał monoklonalnych anty-CD3. W przypadku zastosowania TIL u pacjentów w zaawansowanym stadium czerniaka, zaobserwowano odpowiedź kliniczną u >50% pacjentów oraz u 24% całkowitą regresję. Może mieć to związek z dużą częstością mutacji w czerniaku, co może stanowić podstawę dla tworzenia neoantygenów rozpoznawanych przez limfocyty. Tezę tę wydają się potwierdzać obserwacje na nowotworach litych, w których widoczna jest mniejsza częstość mutacji - nie uzyskano tak korzystnych wyników jak w przypadku czerniaka. Metoda ta w przypadku innych nowotworów posiada także ograniczenia m.in. związane z dostępnością odpowiedniego materiału. Wraz z rozwojem inżynierii genetycznej pojawiają się inne możliwości pozwalające na pokonanie barier.

Jedną z możliwości jest zastosowanie lentiwirusów lub retrowirusów do modyfikacji TCR, aby rozpoznawały antygeny specyficzne dla nowotworu. Niestety w tym przypadku obserwowano także toksyczne reakcje na organizm, ponieważ antygeny rozpoznawane na powierzchni komórek nowotworowych ulegały także często ekspresji na niektórych komórkach zdrowych. Jednak ciekawy wyjątek stanowią antygeny raka jądra (CTA), ponieważ ulegają ekspresji w różnych typach nowotworów i jednocześnie zwykle nie obserwuje się ich w dojrzałych, prawidłowych tkankach poza komórkami linii płciowej. W badaniach klinicznych z użyciem CTA obserwowano pozytywną odpowiedź w przypadku nawet 80% pacjentów ze szpiczakiem mnogim, 61% pacjentów cierpiących na raka komórek maziowych oraz u 55% z czerniakiem.

Kolejnym ograniczeniem metody jest jednak rozpoznawanie antygenów przez TCR w kontekście układu HLA, przez co antygeny rozpoznawane są tylko u osób z identycznym typem HLA.

W celu uniknięcia wspomnianego ograniczenia zastosowano kolejną modyfikację prowadzącą do ekspresji na limfocytach T chimerycznych receptorów antygenowych (CAR). Receptory te zawierają domenę wiążącą antygen, którą można podzielić na kilka generacji. Pierwsza generacja CAR zawiera domenę złożoną z jednołańcuchowego fragmentu zmiennego przeciwciała (scFv), zewnątrzkomórkowego regionu zawiasowego, domeny transbłonowej oraz wewnątrzkomórkowej domeny sygnalizacyjnej jak np. CD3-ζ, a w przypadku drugiej i trzeciej generacji - dodatkowo odpowiednio jedną lub dwie domeny kostymulujące. W ten sposób specyficzne wiązanie limfocytów T poprzez CAR zachodzi w sposób niezależny od MHC, prowadząc do aktywacji limfocytów T. Dokładny mechanizm, w którym CAR prowadzi do przekazania sygnału nie został do końca poznany.

Zgodnie z wynikami badań zaobserwowano, że niektóre fragmenty scFv zastosowane w CAR mogą stymulować limfocyty T na drodze niezależnej od antygenu. Prawdopodobnie jest to związane z łączeniem się niektórych scFv z błoną komórkową limfocytów T. Zjawisko to zostało obniżone dzięki zastosowaniu domeny sygnalizacyjnej 4-1BB zamiast CD28. Z kolei region zawiasowy CAR zawiera zwykle domenę immunoglobulinopodobną CH2-CH3 (Fc) lub domenę dystansową z CD4 lub CD8. Dodatkowo umożliwia optymalizację różnych CAR dzięki zmianie długości domeny zawiasowej. W skład receptorów CAR wchodzą także różne domeny przezbłonowe m.in. CD3-ζ, CD4, CD8, OX40 czy H2-K.

Receptory CAR pierwszej generacji zawierające jedynie domenę wewnątrzkomórkową CD3-ζ wykazywały aktywność in vitro, co jednak nie korelowało ze skutecznością in vivo.

W przypadku drugiej generacji receptorów do domeny CD3-ζ dołączono kostymulatory sygnalizacyjne w postaci CD28 lub 4-1BB – w tym przypadku obserwowano skuteczność kliniczną i stałość działania. CAR zawierające 4-1BB charakteryzowały się niższym poziomem uwalniania cytokin, jednakże wykazywały większą trwałość działania in vivo w porównaniu z CD28.

Trzecia generacja CAR zawiera, jak wspomniano, dodatkowe dwie domeny kostymulacyjne obok domeny CD3-ζ – w tym przypadku obserwowane są obiecujące wyniki. Uzyskano je podczas zastosowania limfocytów T z CAR przeciwko CD19 u pacjentów cierpiących na nowotwory złośliwe wywodzące się z limfocytów B. Niestety podobnie jak w przypadku TCR podczas zastosowania receptorów CAR, limfocyty T rozpoznają antygeny ulegające ekspresji również na komórkach zdrowych.

Terapia z wykorzystaniem CAR limfocytów T jest wstanie wywołać ostrą reakcję anafilaksji oraz zespół lizy guza, a także uwalnianie cytokin efektorowych jak np. czynnik martwicy nowotworu (TNF), interferonu (INF) γ czy IL-2. Cytokiny te powodują m.in. gorączkę, niedociśnienie, zaburzenia neurologiczne, a także syndrom aktywacji makrofagów charakteryzujący się m.in. wysokim poziomem IL-6 oraz hemofagocytozą. Wymaga to leczenia przeciwciałami przeciwko IL-6 oraz kortykosteroidami. W związku z tym w przypadku guzów o dużych rozmiarach stosowane są także niskie dawki wlewu limfocytów T.

Podejmowane są także próby wprowadzenia genu samobójczego (m.in. HSV-TK lub iCasp9) do zmodyfikowanych limfocytów T. Pozwala to na selektywną eliminację CAR limfocytów T. Inną strategią jest także podwójna specyficzność zmodyfikowanych limfocytów T – prawidłowa aktywacja przebiega jedynie, gdy komórka rozpozna oba antygeny.

Kolejnym działaniem jest zastosowanie inhibitorów CAR (iCAR) zawierające dodatkowo CAR rozpoznający antygen zdrowej tkanki, w połączeniu z cytoplazmatyczną domeną hamującą jak np. PD-1. System ten mógłby prawdopodobnie zredukować toksyczność ACT. Inne antygeny niestety nie wywołują tak dobrej odpowiedzi jak zastosowanie CAR przeciwko CD19. Sprawdzana jest także w badaniach klinicznych przydatność terapii adoptywnej w przypadku guzów litych np. zastosowanie antygenów nieprawidłowej glikozylacji MUC1, które ulegają ekspresji na wielu nowotworach litych. Zastosowanie pojedynczego antygenu, który ulega ekspresji na komórkach nowotworu może zmniejszyć skuteczność terapii. Dlatego kolejnym krokiem jest zastosowanie jako celu w modyfikowanych limfocytach T kilku specyficznych antygenów ulegających ekspresji na określonych nowotworach.

Wyzwanie, z którym muszą się zmierzyć zespoły badawcze jest także uzyskanie odpowiedniej liczby specyficznych limfocytów T, tak aby podana pacjentowi wywołała wystarczająco nasiloną oraz długotrwałą odpowiedź przeciwnowotworową. W tym celu podejmowane są próby wykorzystania m.in. centralnych limfocytów T pamięci (Tcm) oraz macierzystych limfocytów T pamięci (Tscm), które wykazują wysoki potencjał ekspansji po prowokacji specyficznym antygenem. Inny przykład stanowią limfocyty T efektorowe pamięci jednak posiadają ona mniejszą zdolność do regeneracji.

Jeden z przykładów modyfikacji stanowi kierowanie na drogę szlaku Wnt/β-kateniny w naiwnych limfocytach, co wpływa na zahamowanie różnicowanie limfocytów T efektorowych i tworzenie limfocytów pamięci podobnych do CD8+ z funkcjami Tscm. Inną metodą wytworzenie odpowiedniej liczby komórek Tscm jest aktywacja limfocytów przez CD3/CD28 oraz hodowla w obecności IL-7, IL-15 oraz IL-21. Poza tym podejmowane są także próby hamowania szlaku Akt w celu uzyskania limfocytów T pamięci. Alternatywną metodę stanowią próby uzyskania indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS) na drodze przeprogramowania zmodyfikowanych limfocytów T CD8+ przy użyciu wektora wirusowego Sendai. W badaniach na zwierzętach zaobserwowano aktywność przeciwnowotworową uzyskanych tą drogą komórek iPS, a stosunku do komórek czerniaka.

Podsumowując, opisana powyżej strategia terapeutyczna za pomocą adoptywnego transferu limfocytów wydaje się być obiecującą metodą leczenia pacjentów cierpiących na choroby nowotworowe. Jednakże wymaga wielu dalszych badań oraz doskonalenia metody, aby uzyskać jak najlepszy stosunek korzyści do ryzyka poprzez ograniczenie do minimum prawdopodobieństwa zaatakowania zdrowych komórek, jednocześnie zwiększając siłę oraz selektywność rozpoznawania komórek zmienionych nowotworowo. Kolejnym wyzwaniem jest uzyskanie jak najdłuższej ekspresji limfocytów w organizmie osoby chorej, co jest możliwe poprzez indukcję powstawania także komórek pamięci immunologicznej. Uwzględniając rozwój zarówno technologiczny, jak i biotechnologiczny, możemy z optymizmem patrzeć w przyszłość, ponieważ nowoczesne metody badawcze umożliwiają coraz dokładniejsze poznanie zależności pomiędzy poszczególnymi układami organizmu.