En enda injektion kan ersätta veckor av laboratoriearbete

Cancerimmunterapi har fram tills nu krävt en invecklad process: uttag av celler, genetisk bearbetning på laboratorium och därefter återinfusion till patienten. Ett nytt grepp från University of California visar att en enstaka injektion kan räcka.

Forskare vid University of California i San Francisco har i försök med möss påvisat att mänskliga T-lymfocyter kan ”omprogrammeras” utan att tas ut ur kroppen. En vanlig injektion omvandlade en del av immuncellerna till effektiva CAR-T-celler som inom kort tid eliminerade aggressiva blodcancerformer och solida tumörer.

Varför är den nuvarande CAR-T-terapin så kostsam och tidskrävande

Den befintliga CAR-T-terapin räknas till de mest effektiva behandlingsmetoderna mot vissa typer av blodcancer. Läkare tränar T-lymfocyterna att känna igen ett specifikt molekyl på ytan av cancerceller och styr dem som precisionsmissiler direkt mot tumören. För många patienter som uttömt andra alternativ har denna behandling lett till långvarig remission.

Problemet är att behandlingen är extremt resurskrävande och otillgänglig för de flesta patienter. För varje enskild patient måste läkarna framställa en individuellt anpassad dos CAR-T-celler. Hela proceduren tar flera veckor och kostar mellan 400 000 och 500 000 dollar. Därtill kommer kravet på förberedande cellgiftsbehandling, som en del patienter tolererar mycket dåligt.

Standardprocedurens steg

Det vanliga tillvägagångssättet omfattar följande:

Uttag av T-lymfocyter från patientens blod via aferes
Transport av biologiskt material till ett certifierat laboratorium
Införande av genen för CAR-receptorn med hjälp av en viral vektor
Odling och uppförökning av de modifierade cellerna under två till tre veckor
Kvalitets- och kvantitetskontroll av de producerade CAR-T-cellerna
Nedfrysning och returtransport till sjukhuset
Förberedande cellgiftsbehandling för att skapa utrymme i benmärgen
Infusion av de färdiga CAR-T-cellerna tillbaka i blodomloppet

Varje enskilt steg kräver specialiserad utrustning, utbildad personal och strikt kvalitetskontrol. Det förklarar varför behandlingen endast når ut till en liten andel av de patienter som skulle kunna dra nytta av den. Enligt experter vid onkologiska centrum är den största hindret inte bara priset, utan också den tid som många patienter med aggressiva tumörer helt enkelt inte har.

Den nya metoden använder CRISPR direkt i blodomloppet

Justin Eyquems team vid University of California i San Francisco vände den hittillsvarande logiken i CAR-T-terapi upp och ner. Istället för att ta ut T-lymfocyter och bearbeta dem på laboratorium utvecklade de en metod för att genomföra hela processen direkt inne i kroppen. Nyckeln är ett system bestående av två typer av molekyler som kan ges intravenöst via en enstaka injektion.

Den första molekylen bär CRISPR-Cas9-verktyget — molekylära saxar för precis klippning av DNA — specifikt riktat mot T-lymfocyter som cirkulerar i blodet. Den andra molekylen innehåller ett nytt DNA-segment med instruktioner för att bygga en CAR-receptor, som sätts in exakt på en utvald plats i genomet och endast aktiveras i T-lymfocyter.

Detta är första gången det har lyckats forskare att införa ett så långt DNA-segment på en exakt vald plats i genomet hos mänskliga T-lymfocyter utan föregående uttag ur kroppen. Enligt forskarna vid det kaliforniska universitetet representerar detta grepp ett genombrott inom tillämpad genredigering.

Vilka risker medför genredigering direkt i kroppen

På laboratorium kan forskare noggrant undersöka de modifierade cellerna, sortera bort defekta och därefter introducera dem i kroppen. När arbetet sker direkt i blodomloppet finns inte denna kontroll. Forskarna tvingades därför från början designa systemet för att minimera förändringar i andra celler än T-lymfocyter.

Detta uppnådde de genom att välja en specifik adress i lymfocyternas genom och använda en molekylär kontakt som endast är aktiv i dessa immunceller. Enligt forskningsrapporterna förekom det praktiskt taget inga förändringar i andra celltyper, även om fullständiga säkerhetsdata först kommer att kunna samlas in i kliniska studier med människor.

De viktigaste farhågorna

Införande av CAR-genen på en felaktig position i DNA med ökad risk för tumörbildning
Våldsam immunreaktion, även kallad cytokinestorm
Oavsiktlig modifiering av andra celler än T-lymfocyter med påverkan på organfunktionen
Oförutsägbar överlevnadstid för de modifierade cellerna i kroppen

Experter inom genterapi understryker att varje ingrepp i genomet innebär en potentiell risk för oavsiktliga mutationer. Varje aspekt — från dos och administrationssätt till val av målplats i genomet — måste undersökas extremt noggrant i kliniska studier.

Vad lyckades man uppnå i försöken med möss

Forskarna testade sin metod på möss med ett humaniserat immunsystem, det vill säga möss där en del av immuncellerna härstammade från människor. Detta ger ett bättre underlag för att förutsäga hur behandlingen kommer att fungera hos människor än en typisk djurmodell. Den nya injektionen prövades i tre svåra onkologiska situationer: hos möss med akut lymfatisk leukemi, kronisk lymfocytisk leukemi och solida tumörer.

I praktiken omvandlades upp till 40 procent av immuncellerna i vissa organ till CAR-T-celler. En enda dos var tillräcklig för att praktiskt taget alla testade möss inom två veckor inte hade spår av sjukdomen i standarddiagnostiska tester.

Det är anmärkningsvärt att de nyskapade CAR-T-cellerna som uppstod direkt i kroppen synbarligen var mer effektiva än sina motsvarigheter framställda på klassiskt sätt i laboratorium. Forskarna förklarar detta med att T-lymfocyterna inte behöver genomgå den utmattande processen med isolering, modifiering och uppförökning i en konstgjord miljö. De förblir hela tiden i sin egen naturliga miljö, vilket bevarar deras vitalitet och förmåga till långsiktig övervakning av vävnad.

Vilka förändringar kan den nya metoden föra med sig till onkologin

Om motsvarande resultat kan uppnås hos människor är perspektiven enorma. Den nödvändiga kedjan av laboratorier, transport av biologiskt material och komplex cellodling skulle försvinna. Behandlingen skulle närma sig modellen med en vanlig injektion som kan ges på praktiskt taget vilket större sjukhus som helst. Forskarna bedömer att en sådan förändring radikalt skulle kunna reducera kostnaderna för CAR-T-terapi och förkorta tiden från kvalificering till behandling från veckor till endast några få dagar.

Ytterligare fördelar med det nya greppet

Lättare tillgång för patienter från mindre centrum utan utvecklad onkologisk infrastruktur
Öppnande för bredare indikationer, inklusive solida tumörer resistenta mot befintlig behandling
Möjlighet till upprepad administrering utan behov av ytterligare aferes
Minskning av patientens belastning från förberedande cellgiftsbehandling
Eliminering av kontamineringsrisken under transport och cellodling

För att föra denna teknologi fram till fasen med kliniska studier har forskarteamet grundat företaget Azalea Therapeutics. Det ska arbeta med att färdigutveckla preparatet, hantera regulatoriska frågor och utforma de första testerna med människor. Enligt företagets grundare kan den första kliniska studien börja inom de kommande åren om regulatoriska myndigheter godkänner säkerhetsdata från de prekliniska experimenten.

Vad kan denna teknologi leda till i framtiden

Om CAR-T-terapi direkt i kroppen passerar de nästa faserna med framgång kan tillämpningen sträcka sig bortom onkologin. Liknande lösningar — riktad genredigering av bestämda celler inne i kroppen — skulle teoretiskt också kunna användas vid autoimmuna eller genetiska sjukdomar där immunsystemets funktion behöver ändras. Forskare från olika universitet överväger redan användning vid multipel skleros, systemisk lupus och svår kombinerad immunbrist.

För cancerpatienter kan den förenklade logistiken vara avgörande. Istället för att resa till ett av ganska få högt specialiserade centrum skulle patienterna kunna behandlas på sjukhus närmare hemmet. Det handlar inte bara om bekvämlighet utan också om psykiskt välbefinnande: mindre stress, kortare separation från familjen och lättare omvårdnad.

Experter inom hälsopolitik påpekar att en decentralisering av avancerad onkologisk behandling markant skulle kunna minska ojämlikhet i tillgången till spetsmedicin. Det är dock klokt att betrakta dessa perspektiv med dubbelt filter — med hopp, eftersom en del hittills obehandlingsbara tumörer med tiden kan bli till kroniska sjukdomar, men också med sunt förnuft, för vägen från lovande musförsök till rutinbehandling tar vanligtvis många år med tester och regulatoriska processer.