CAR-T: linfociti T riprogrammati per contrastare HIV

[Dora]

Da https://infogr.am/t-cell-immune-089


CAR (Recettori dell'Antigene Chimera)-T: cellule staminali, CD4 e CD8 riprogrammati per contrastare HIV


Circa un mese fa Gilead ha comunicato di avere deciso come sarà allocato il finanziamento - annunciato un anno fa - di 22 milioni di dollari per ricerche su una cura. Fra gli altri, ha stabilito di attribuire un grant di 2,6 milioni di dollari a Larry Corey, Fred Hutchinson Cancert Research Center, per studiare l’Adoptive Transfer of Genetically Protected and Genetically Modified Defined Populations of CAR T Cells as a Modality to Achieve HIV-1 Cure.

Poiché la prossima settimana al CROI vedremo ben tre lavori su CD4, CD8 o staminali riprogrammati mediante chimeric antigen receptor (CAR) in modo da renderli o più resistenti agli attacchi di HIV o più capaci di contrastare l’infezione, ho pensato di preparare una breve introduzione su questo tipo di terapia che, seppur ancora sperimentale, in campo oncologico sta avendo in questi ultimi anni grandi successi e viene utilizzata in ormai decine di trial clinici in persone con leucemia o linfoma.

I recettori dei linfociti T (TCR) sono molecole localizzate sulla superficie delle cellule e hanno la funzione di portare all’interno della cellula il segnale di altre molecole, gli antigeni, e così aiutare a innescare la risposta immune.



I linfociti CAR-T hanno un TCR ingegnerizzato, in cui i segmenti interni ed esterni alla cellula del recettore provengono da molecole diverse. Questo viene fatto nel tentativo di rendere i linfociti T più capaci o di difendersi da HIV, se sono CD4, o di riconoscere le cellule infette e distruggerle, se sono CD8.

I primi tentativi di terapia con cellule CAR-T furono fatti già una ventina d’anni fa e consistettero in transfer adottivo, cioè immunizzazione passiva mediante infusione, di CD4 e CD8 modificati, ma ebbero risultati molto deludenti: i trial si dimostrarono sicuri, ma non si osservò nessun beneficio clinico, neppure nella riduzione della viremia in pazienti viremici, per non parlare di quelli che erano in terapia.
Allora però non solo le tecniche di ingegneria genetica erano molto più rudimentali di oggi, ma non si conoscevano gli anticorpi neutralizzanti ad ampio spettro (bNAbs), anticorpi capaci di riconoscere e colpire innumerevoli varianti di HIV.

Alcuni studi pubblicati nei mesi recenti, sia da ricercatori della University of California, Los Angeles (Scott Kitchen e Jerome Zack, più Otto Yang), sia da ricercatori della University of Washington (Thor Wagner), hanno descritto la costruzione della parte esterna del recettore dei linfociti T con l’inclusione di pezzettini di bNAbs fra i più potenti e con maggiore ampiezza di neutralizzazione che si conoscano.
Invece, nella parte interna del TCR sono state incluse delle componenti che rendono le cellule modificate resistenti all’infezione, rendendo mal funzionante il gene CCR5 che codifica per il co-recettore CCR5 sulla superficie della cellula, uno dei recettori di cui HIV ha bisogno per penetrare all’interno.





Le cellule modificate sono state in grado di attivarsi in presenza di CD4 infetti e di distruggerli.
Inoltre, la variante di CAR-T più potente, quella costruita usando l’anticorpo PGT145 (PGT145-CAR), è stata utilizzata per testare l’inattivazione del CCR5. Anche le CAR-T con il CCR5 non funzionante sono state capaci di distruggere i CD4 infetti e di migliorare il controllo delle viremie.

Tutto questo, per ora, è avvenuto in vitro. Aspettiamo di vedere i lavori che saranno portati al CROI e di capire come questi nuovi CAR-T basati su bNABs si comporteranno in vivo quando saranno testati su animali.





PER APPROFONDIRE:

• - Otto Yang, UCLA, Journal of Virology l’estate scorsa - HIV-1-Specific Chimeric Antigen Receptors Based on Broadly-Neutralizing Antibodies;
  - Scott Kitchen e Jerome Zack, UCLA, AIDS Patient Care and STDs a fine 2016 - Engineering HIV-Specific Immunity with Chimeric Antigen Receptors;
  - Thor Wagner, University of Washington, Molecular Therapy oggi - Engineering HIV-Resistant, Anti-HIV Chimeric Antigen Receptor T Cells;
  - l'intervista su LEUCEMIA E CAR-T al professor Lambertenghi del 2011;
  - il vecchio thread sul lavoro di Kitchen e Zack del 2012: Kitchen-Zack_staminali modificate per creare CD8 più cattivi.

[thunder82]

Interessante. Grazie Dora

[Dora]

Interessante. Grazie Dora

Vediamo se arriva qualcosa di interessante dai tre lavori portati al CROI, anche se il poster di Wagner (#335 - ENGINEERING HIV-RESISTANT ANTI-HIV CHIMERIC ANTIGEN RECEPTOR (CAR) T CELLS) credo sarà una semplice riproposizione di quanto appena pubblicato nell'articolo. Invece i due poster di Kitchen, uno sui CD4 (#331 - ENHANCEMENT OF THE CD4 CHIMERIC ANTIGEN RECEPTOR AGAINST HIV INFECTION) e uno sulle staminali (#332 - HEMATOPOIETIC STEM-CELL–BASED CHIMERIC ANTIGEN RECEPTOR THERAPY FOR HIV INFECTION), spero dicano qualcosa di nuovo.

[nordsud]

Che belli questi linfociti...Molto più belli dei macrofagi di Yamamoto..

Per gli ultimi arrivati magari Yamamoto non dice nulla..

Sempre un grazie a Dora...
Le volte che voglio aggiornarmi sullo stato dell'arte della ricerca per una cura .. leggo quello che posta Dora.... che sicuramente screma le "sciocchezze" dalla ricerca seria...

[Dora]

Che belli questi linfociti...Molto più belli dei macrofagi di Yamamoto..

Per gli ultimi arrivati magari Yamamoto non dice nulla..

... e quanto, invece, dice a noi. Quanto di disgustoso, il truffatore giapponese e il suo compare italiano.

Sempre un grazie a Dora...
Le volte che voglio aggiornarmi sullo stato dell'arte della ricerca per una cura .. leggo quello che posta Dora.... che sicuramente screma le "sciocchezze" dalla ricerca seria...

Grazie a te!
Sto ascoltando proprio adesso la lezione che Carl June ha tenuto al CROI sui CAR-T. Molto bella e interessante. Appena riesco aggiorno il thread.

[Blast]

Weeeee! Distinguiamo i macrofagi dai macrofagi di Yamamoto, please

[Dora]

#CROI2017 - CARL JUNE: I PROGRESSI DELLA TERAPIA CELLULARE NEL CANCRO E NELL'HIV


Carl June, University of Pennsylvania, Philadelphia, è una nostra vecchia conoscenza. Non soltanto è uno dei ricercatori che hanno condotto i trial di Sangamo sui CD4 resi CCR5 negativi mediante nucleasi a dita di zinco, ma è anche il medico geniale che ha mandato in remissione completa le leucemie refrattarie ad ogni terapia di un gran numero di malati. L'ha fatto utilizzando i CAR-T, la stessa tecnica di modificazione genetica di cui parliamo in questo thread.
Abbiamo parlato del suo lavoro con il prof Lambertenghi nell'intervista linkata nel post iniziale.
Ieri ha tenuto al CROI una lezione molto bella, che ci serve per capire meglio di che cosa stiamo parlando.


ADVANCES IN CELLULAR THERAPY IN CANCER AND HIV

June ci parla di quella che definisce la ruota fra cancro e HIV, un circolo di conoscenza virtuoso, e dei linfociti CAR-T nel cancro e nell'infezione da HIV, quindi del razionale per utilizzare la biologia sintetica per stimolare la funzionalità dei linfociti T per combattere malattie come il cancro e l'HIV.



Il circolo virtuoso delle conoscenze fra cancro e HIV è stato pienamente compreso nel 2009, quando è stato rivelato al mondo che il Berlin Patient era guarito, sia dal cancro, sia dall'HIV, ma aveva avuto inizio negli anni '80 con le infusioni di linfociti T per provare a curare il cancro. Poi l'arrivo dell'AIDS e la mancanza di qualsiasi terapia negli anni '90 portò ai tentativi di infusioni di CD8 per stimolare le reazioni CTL dei malati e nel 1996 ai primi vettori lentivirali per modificare il genoma delle cellule, fino all'arrivo dei linfociti CAR-T per trattare sia i pazienti con cancro, sia quelli con HIV. L'arrivo di Timothy Brown e della prima cura ha chiuso il cerchio e l'ha fatto ricominciare.



La questione è: come rendere riproducibile la cura del Berlin Patient? Il risultato finale del cancro e dell'HIV è la distruzione del sistema immunitario, ma i meccanismi attraverso cui questo avviene sono diversi: il cancro causa esaustione dei linfociti T, l'HIV uccide dei linfociti T specifici, i CD4.



Il Berlin Patient ci ha offerto l'esempio di un sistema immunitario sintetico installato in un paziente grazie a un trapianto di midollo da un donatore estraneo. Gli è stato dato un sistema immunitario resistente all'HIV e la chemioterapia precedente e la graft vs host hanno aiutato a eradicare il virus.
June ricorda una frase detta da Paula Cannon nel 2012: "ti basta ascoltare un unico cane parlare per sapere che i cani possono parlare".
Nel cancro - dice June - abbiamo ormai molti cani che parlano. Ce ne servono molti parlanti anche nell'HIV.
Se Science nel 2013 ha riconosciuto l'immunoterapia del cancro come la ricerca dell'anno, serve che qualcosa del genere accada nel campo dell'HIV.



June mostra poi la pipeline delle immunoterapie del cancro - vaccini terapeutici, terapie geniche e terapie con anticorpi - dopo che per decenni nessuno pensava che mai si sarebbe riusciti a curare il cancro così. Anticipa inoltre che ci si attende l'approvazione della prima terapia con CAR-T dall'FDA contro la leucemia entro quest'anno:



Le CAR-T sono cellule virus-specifiche, in cui i recettori dei linfociti T (TCR) sono stati modificati per introdurre un CAR, una molecola sintetica che viene espressa sulla superficie della cellula e ha una specificità anticorpale, tale per cui si lega a qualunque cosa esprima l'antigene contro il quale è stata costruita e lo uccida.




Il CAR-T sviluppato dal gruppo di June si chiama CAR-T 19, usava come vettore per modificare i linfociti T un virus HIV disattivato e - come abbiamo visto - è stato in grado di curare bambini che soffrivano di una leucemia linfatica acuta refrattaria a qualsiasi terapia. Ecco i primi cani parlanti e da lì i primi trial clinici e l'enorme risonanza nei media.



La prima bambina trattata è ancora in remissione completa, la si può considerare guarita ed è diventata un'icona, proprio come Timothy Brown.



La slide qui sotto indica la remissione completa del cancro, la scomparsa dei cloni malati, i valori completamente ristabiliti dopo il trattamento con CAR-T 19.



Dopo quella bambina, i trial hanno portato a una remissione completa della leucemia linfatica acuta refrattaria il 93% dei malati.



Molti studi - e nella slide qui sotto sono elencati solo quelli della UPenn fino a maggio dell'anno scorso, su quasi 370 pazienti - hanno dimostrato che i linfociti T geneticamente modificati sono ben funzionanti e persistono a lungo nei pazienti (l'abbiamo visto seguendo le sperimentazioni di Sangamo).



Il primo trial con CAR-T fu fatto da Ron Mitsuyasu modificando i CD4 e i CD8.



Quel primo trial cominciò nel 1996, poi ne furono fatti altri tre. Alcuni pazienti nel 2010 avevano ancora cellule modificate e l'emivita dei CAR-T si è dimostrata molto lunga, senza creare tossicità di alcun genere. Purtroppo, però, non comportò benefici clinici, perché non fu in grado di causare una diminuzione né delle viremie, né del reservoir. La terapia antiretrovirale combinata stava nel frattempo dimostrando di riuscire a controllare molto bene le viremie, quindi i CAR-T vennero per il momento abbandonati.



Oggi, che sono invece diventati una terapia sperimentale contro il cancro diffusa in tutto il mondo, con ben 161 trial clinici attualmente aperti (quasi nulla in Europa nonostante la molta ricerca sui CAR-T che si fa qui), è arrivato il momento di riprenderli in considerazione contro HIV.



C'è però molta ricerca su CAR-T di seconda generazione e HIV e nella slide qui sotto vediamo citati i gruppi di lavoro con cui abbiamo aperto il thread:



June cita una review del 2015 in cui sono descritte tecniche di biologia sintetica per modificare il sistema immunitario: Engineering T Cells to Functionally Cure HIV-1 Infection. Ci sono molti modi per ridirigere l'attività dei CD8 o rendere i CD4 resistenti all'HIV e sono elencati nella slide qui sotto e visti con qualche dettaglio in più in quelle seguenti (poiché sono cose di cui abbiamo discusso in centinaia di post, vi rimando ai molti thread su ZFN, endonucleasi, CRISPR/Cas9 ect. in Verso una Cura):









La ricerca medica in generale, e quella delle terapie geniche in particolare, si regge su tre pilastri: le industrie farmaceutiche, le industrie biotech e i produttori di strumenti. Con l'approvazione dei CAR-T da parte della FDA stiamo facendo una transizione verso un quarto pilastro, che dovrebbe portare benefici alla ricerca su HIV: quello della produzione di terapie cellulari.
Le questioni: ciascun paziente è unico e ha le sue proprie cellule che devono essere modificate, non è chiaro se sia utile creare delle banche di CAR-T sul modello di quelle del sangue, i problemi regolatori saranno complessi.



La questione probabilmente più complicata è di tipo ingegneristico, che potrebbe trovare una soluzione simile a quella della costruzioni di auto, che è passata dall'essere manuale all'essere completamente automatizzata: servono macchine e non scienziati per modificare le cellule. Già ora ci sono miliardi di dollari investiti per trovare il modo di automatizzare tutto il processo e la ricerca su HIV potrà beneficiare di quanto si sta facendo per il cancro.



Le promesse dell'ingegneria genetica sarebbero vuote se le innovazioni della terapia genica non fossero di alta qualità, riproducibili, scalabili, a basso costo e accessibili a tutti i Paesi.
June descrive un ecosistema in evoluzione della biologia sintetica, che deve riuscire ad essere cooperativa, non competitiva e produrre ricerca di alta qualità a costi bassi e lo deve fare coinvolgendo tutti gli attori presenti nell'ecosistema.



Un'altra questione aperta è se la modificazione e produzione di cellule debba avvenire mediante collaborazioni fra governo, industria e filantropi. June cita Therapies of the state, un articolo di Beth Schachter del 2014, sui benefici che potrebbe avere una partnership fra i diversi attori in campo.



Conclude mostrando l'andamento delle ricerche sui CAR-T nell'ultimo quarto di secolo:



In sintesi:

• - nella maggior parte dei pazienti, è improbabile che il sistema immunitario naturale sia in grado di ottenere una cura funzionale dell'infezione da HIV;
  - i principi della biologia sintetica e gli strumenti dell'ingegneria genetica e della modificazione del genoma rendono possibile l'installazione di sistemi immunitari resistenti a HIV e di un'immunità antivirale migliorata;
  - è attualmente in costruzione un ecosistema per la terapia con linfociti T ingegnerizzati e la produzione di CAR-T nel cancro: la ricerca su HIV può trarre vantaggio da questi investimenti, che al momento superano i 10 miliardi di dollari.

[Dora]

ARRIVA LA PRIMA TERAPIA CON CAR-T

Fra una decina di giorni, ad AIDS 2017, sentiremo parlare anche di CAR (Recettori dell'Antigene Chimera)-T usati contro HIV, ma la notizia di questi giorni è che oggi l'Oncologic Drugs Advisory Committee (ODAC) della FDA si incontra per discutere l'approvazione di CTL019 (che si chiamerà Tisagenlecleucel), la terapia sperimentale CAR-T studiata da Novartis per trattare la leucemia linfoblastica acuta (r/r - recidiva o refrattaria alla chemio) in bambini e giovani adulti.

I risultati su 68 pazienti arruolati nel trial ELIANA sono stati presentati di recente allo European Hematology Association (EHA) Congress, che si è tenuto a Madrid, e hanno offerto uno straordinario tasso dell'83% di remissione complessiva a tre mesi dall'infusione dei linfociti T modificati e una remissione senza ricadute a 6 mesi del 75%.

Che la terapia con CAR-T sia incredibilmente efficace e arrivi dove non arrivano le altre terapie lo dicono le sperimentazioni cliniche. Quindi l'approvazione del primo trattamento di terapia genica a base di CAR-T è quasi scontata.
Non si devono però nascondere le preoccupazioni per i possibili (pesanti) effetti collaterali, sia a breve termine (soprattutto la sindrome da rilascio di citochine, che si è avuta in 2/3 dei pazienti, è stata brillantemente superata, ma può essere molto seria e richiede personale in grado di gestirla), sia a lungo termine (possibile riattivazione di retrovirus e genotossicità - cioè nuovi tumori e leucemie secondarie - causata da mutagenesi inserzionale).

LA FDA ha detto in un documento pubblicato ieri che pretenderà che nel post-marketing Novartis si impegni a trovare strategie che diminuiscano il rischio di tempeste di citochine e, naturalmente, il follow up a lungo termine sarà molto lungo.

Ma intanto ci siamo.

[Rob_Rob]

Grazie Dora.
Tutto verissimo e benissimo quello che hai descritto.
Novartis otterrà la registrazione da FDA condizionatamente a studi per migliorare il profilo di rischio, visto che la procedura e' complessa sia per il paziente , che deve essere completamente in ablation (non so come si dice in italiano) sia per generarle in laboratorio le cart...... sembra vein to vein possano passare 2-3 settimane con un tasso di fallimento , dovuto a contaminazione dal 10% al 20%.

La cosa buona e' anche il prezzo...... dovrebbe essere sui 300.000 $ , sempre più economico del trapianto (che si aggira sui 500.000 $ per il sistema sanitario americano).

Per hiv certo dobbiamo trovare un metodo più sicuro..... e più economico..... questi sono pazienti con 6 mesi di speranza di vita quindi si e' pronti a fronteggiare rischi di tossicita' alti.... per noi hiv + il rischio, e anche il prezzo, dovrà essere più basso

Forse autologous non e' la strada più semplice...... forse per hiv allogeneic e' la via da percorrere?

[Dora]

Per hiv certo dobbiamo trovare un metodo più sicuro..... e più economico..... questi sono pazienti con 6 mesi di speranza di vita quindi si e' pronti a fronteggiare rischi di tossicita' alti.... per noi hiv + il rischio, e anche il prezzo, dovrà essere più basso

Questo senz'altro.
Poichè, come ampiamente spiegato in questo thread, la ricerca su HIV è in questo settore molto più indietro rispetto all'applicazione dei CAR-T in campo oncologico, io aspetto con interesse la relazione di Scott Kitchen a Parigi, che ci racconterà che cosa è accaduto trattando con CAR-T delle scimmie.