Innovative car t-cell based immunotherapy for the treatment of relapsed refractory acute leukemias
- Autores: Matteo Libero Baroni
- Directores de la Tesis: Pablo Menéndez Buján (dir. tes.), Clara Bueno Uroz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Sierra Gil (presid.), Manuel Juan Otero (secret.), Luis Álvarez Vallina (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
La leucemia comprende un amplio grupo de cánceres de la sangre, generalmente originados en la médula ósea, que dan lugar a una producción y proliferación anormales de células sanguíneas aberrantes. La leucemia se caracteriza comúnmente por el desarrollo de un clon de células progenitoras hematopoyéticas mutadas que interfiere o interrumpe el funcionamiento normal del sistema hematopoyético. En el desarrollo de la leucemia, una célula progenitora parada en el desarrollo se expande clonalmente con el posterior desplazamiento hematopoyético, donde diversos factores ambientales y genéticos cooperan para obstaculizar los mecanismos que controlan el crecimiento celular, la proliferación y la supervivencia. En todo el mundo, solo en 2018, se dieron más de 437,000 nuevos casos de leucemia, lo que representa aproximadamente el 2.4% de todos los nuevos diagnósticos de cáncer, y más de 309,000 muertes relacionadas con la leucemia, lo que representa aproximadamente el 4.5% de todas las muertes relacionadas con el cáncer. La leucemia lleva asociada una amplia gama de características clínicas y patológicas. En términos generales, este grupo de cánceres se subdivide en dos categorías principales: aguda y crónica, según su agresividad. Se realizan clasificaciones adicionales en función del linaje celular afectado por la enfermedad, subdividiendo las neoplasias en linfoide y mieloide. Por todo ello, la leucemia se puede dividir en cuatro subgrupos principales: leucemia linfoblástica aguda (LLA), que puede ser de linaje B o T, leucemia linfoblástica crónica (LLC) que también puede abarcar tanto células B como células T, leucemia mieloide aguda (LMA) y leucemia mieloide crónica (LMC). A pesar de las grandes mejoras en la quimioterapia estándar, la leucemia recidivante o refractaria al tratamiento a menudo se asocia con un pronóstico sombrío y altas tasas de mortalidad. En los últimos años, la práctica clínica ha implementado nuevas estrategias para abordar las formas más agresivas de la leucemia. Una de ellas está representada por inmunoterapia. La inmunoterapia se basa en la capacidad del sistema inmune para inducir respuestas antitumorales sostenidas, bloqueando así la progresión del cáncer. Esta técnica emplea una variedad cada vez mayor de enfoques terapéuticos, como la utilización de vacunas contra el cáncer, los virus oncolíticos, la terapia de bloqueo del punto de control inmunológico, los linfocitos diseñados por TCR, bispecific T-cell engagers (Bites) y la terapia con células T del receptor de antígeno quimérico (CAR, del inglés Chimeric Antigen Receptor). Esta tesis se centra en el desarrollo de dos nuevos CAR para tratar la leucemia aguda recurrente / refractaria del linaje mieloide y linfoide T.
Pese a ciertos éxitos iniciales de la técnica de inmunoterapia con células CAR, diversas dificultades e inconvenientes están surgiendo rápidamente. La falta de antígenos específicos contra las células leucémicas y el fratricidio de las células T CAR, entre otros, son los principales obstáculos que impiden la implementación clínica exitosa de esta técnica en el tratamiento de la LMA y LLA de linaje T.
Parte i) Células T CAR dirigidas contra CD123 en LMA CD123 es el antígeno más ampliamente explorado para el tratamiento de la LMA y la CD123 con neoplasias de células plasmocitoides blásticas. En este estudio, nuestro objetivo fue caracterizar mejor la idoneidad de CD123 en una gran cohorte de muestras primarias de diagnóstico y recidiva de LMA. Demostramos que CD123 representa una diana efectiva para la LMA. No solo es el antígeno más común y expresado de manera homogénea en las células de LMA, sino que su expresión también se retiene completamente en la recaída y en el compartimento de las células madre leucémicas. En base a estos resultados, caracterizamos y comparamos in vitro e in vivo la eficacia y seguridad de diferentes células T CAR (CARTs) dirigidas contra CD123 incluyendo dominios de co-estimulación 4-1BB y CD28 derivados del anticuerpo monoclonal humanizado CSL362.
Independientemente del dominio de coestimulación, los CARTs CD123 fueron eficientes in vitro e in vivo para eliminar tanto líneas celulares como células primarias de LMA. Sin embargo, de manera relevante los CARTs CD123 destruyeron la hematopoyesis humana sana y evitaron el establecimiento de la reconstitución hematopoyética de novo, atacando directamente tanto a los progenitores mieloides como a los células madre hematopoyéticas. Esto tuvo consecuencias funcionales en todos los progenitores hematopoyéticos sanos posteriores, provocando un deterioro grave de la hematopoyesis tanto en médula como en sangre.
Parte ii) Células CAR T dirigidos contra CD1a en LLA de linaje T La leucemia linfoblástica aguda de células T recurrente/refractaria tiene muy mala prognosis, y no existen inmunoterapias dirigidas efectivas para LLA de linaje T. La aplicación de la técnica de los CAR T-cells a la LLA-T sigue siendo un desafío porque la expresión compartida de los antígenos diana entre los CARTs y los blastos de LLA-T conduce al fraticidio entre los CARTs. El antígeno CD1a se expresa exclusivamente en las LLA-T corticales, un subconjunto principal de las LLA-T, y se retiene en la recaída. En este trabajo, mostramos que la expresión de CD1a se limita principalmente al desarrollo de los timocitos corticales y ni los progenitores hematopoyéticos ni las células T expresan CD1a durante la ontogenia, limitando el riesgo de toxicidad. Por lo tanto, desarrollamos y validamos preclínicamente un CAR específico para CD1a con citotoxicidad robusta y específica in vitro y actividad antileucémica in vivo en modelos de xenoinjerto utilizando líneas celulares y blastos primarios derivados de pacientes.
El presente estudio mostró que los CARTs CD1a se expandieron continuamente demostrando que los CARTs re direccionado contra el antígeno CD1a no inducían el fratricidio de células T.
Cuando se expusieron los CARTs a las células CD1a+, ya fueran líneas celulares o muestras primarias, las células T CAR ejercieron efectos citotóxicos sólidos y específicos en una proporción y de manera dependiente del tiempo, corroborando aún más la especificidad de estos CARTs. Para evaluar la eficacia de nuestros CARTs CD1a in vivo, se evaluó su actividad y persistencia utilizando modelos de xenoinjerto de pacientes primarios. Los CARTs CD1a demostraron tener una potente actividad antileucémica que se mantuvo durante un largo período de tiempo (hasta 13 semanas).
Para traducir estos hallazgos en una herramienta clínicamente aplicable, hay que tener en cuenta algunos aspectos sobre posibles problemas de seguridad en humanos. Aunque de alguna manera no se deben esperar toxicidades irreversibles o inmunodeficiencias atribuidas a los CARTs CD1a, hay que tener presente que los timocitos corticales CD1a+ representan una población transitoria y confinada en el timo, eventualmente regenerada por una población más inmadura de CD34+ CD7+ CD1a– (por lo tanto, no sensible a la selección selectiva de CD1a) de progenitores de células T que están madurando en células T funcionales.
