- Por Luiza Abdo -
Atualmente a imunoterapia com células T com Receptores Quiméricos de Antígeno (CAR, Chimeric Antigen Receptors) têm se destacado no tratamento de tumores de células B. Essa terapia consiste basicamente em modificar geneticamente as células T do paciente para expressar um receptor (CAR) capaz de reconhecer uma proteína na superfície da célula alvo e eliminá-la de forma específica. Há quem classifique como “revolução do tratamento de câncer” a primeira droga viva modificada geneticamente aprovada pelos órgãos reguladores. Mas, como toda ‘revolução” não acontece da noite para o dia, como foram desenvolvidas as células CAR-T?
No final dos anos 80, o grupo do Steven Rosenberg foi pioneiro na imunoterapia usando Linfócitos Infiltrados do Tumor (TIL, Tumor-Infiltrating Lymphocytes)[1]. Essa terapia consiste em retirar o tumor do paciente, expandir in vitro os linfócitos de dentro do tumor e devolver essas células ao paciente. O princípio é que os linfócitos de dentro do tumor têm o potencial de reconhecer proteínas na superfície do tumor sólido, e, ao expandir esses linfócitos em laboratório, multiplica-se o número de células T do paciente capazes de reconhecer e eliminar o tumor de forma autóloga e individual. Apesar de apresentar um efeito benéfico em alguns pacientes, essa terapia possui algumas limitações, tais como a necessidade da apresentação do antígeno via MHC, caminho natural para o linfócito T reconhecer e eliminar a célula-alvo. Como já se sabe, uma das formas do tumor burlar o sistema imune é a diminuição de expressão do MHC[2].
A figura A mostra o racional do desenvolvimento do receptor quimérico de antígeno (CAR). O primeiro receptor quimérico possuía a estrutura do TCR convencional com modificação nos domínios responsáveis pelo reconhecimento via MHC, substituído pela porção responsável pelo reconhecimento de uma imunoglobulina (Vc+Vh). Assim, foi possível construir uma molécula de TCR quimérica que é capaz de reconhecer a molécula alvo de interesse sem requerer uma apresentação por moléculas do MHC.
Na figura B observamos as diferentes gerações do CAR. O CAR de 1ª geração contendo apenas a cadeia ζ derivada do complexo CD3, o CAR de 2ª geração, em que foi adicionada uma molécula coestimulátoria e a 3ª geração de CARs contendo domínios de sinalização de duas moléculas coestimulatórias diferentes. A 4ª geração geralmente compreende a expressão de um CAR associada a um segundo transgene que promove a liberação de citocinas ou anticorpos para melhorar sua performance
Pensando no potencial das células T e nas suas limitações, Zelig Eshhar e seu grupo produziram uma molécula híbrida derivada do Receptor de Células T (TCR, T-Cell Receptor) com uma imunoglobulina. De forma simplista, a ideia foi substituir a porção do TCR responsável por reconhecer proteínas através de um processo dependente do MHC, pela porção de reconhecimento do antígeno de uma imunoglobulina. Esta configuração permite selecionar rapidamente a molécula alvo (confira a figura para maiores detalhes). A estrutura foi chamada de receptor quimérico de cadeia-dupla[3]. Essa molécula demonstrou evidências de estímulos das células T de forma independente do MHC, como previsto. Contudo, o tamanho da construção e baixa eficiência de expressão eram problemas práticos para uma eficiente função anti-tumoral desta abordagem.
No ano de 1993, o grupo desenvolveu uma molécula quimérica de menor tamanho que no primeiro momento foi chamada de T-body (posteriormente conhecida como CAR de 1ª geração)[4]. Essa molécula de cadeia única consiste na combinação das regiões variáveis fusionadas de um anticorpo (scFv, Single-Chain Fragment Variable) responsáveis pelo reconhecimento do alvo junto à cadeia zeta do complexo CD3 (CD3ζ). O complexo CD3 é
responsável por prover o 1º sinal de ativação dos linfócitos T. Apesar das células demonstrarem ativação de forma independente do MHC, logo se tornavam anérgicas ou exaustas[5].
Células T precisam do sinal 1 (reconhecimento da proteína via MHC) e do sinal 2 (moléculas coestimulatórias) para serem completamente ativadas. Esse conhecimento levou ao desenvolvimento dos CAR de 2ª geração, no qual se adicionou um domínio coestimulátorio responsável pelo segundo sinal[6],[7], geralmente derivados das moléculas CD28 ou 4-1BB. A partir daí, as pesquisas utilizando as moléculas CAR em células T contra os tumores avançaram, resultando em resultados promissores, principalmente para tumores derivados de células B e que expressam, portanto, o antígeno de membrana CD19. Hoje, terapias com CARs anti CD19 de 2ª geração estão aprovadas para comercialização e aplicação clínica em vários países. Em breve iremos escrever os principais tumores responsivos a essas terapias e por quê.
Com o avanço da engenharia genética, as gerações do CAR progrediram. No primeiro momento criou-se o CAR de 3ª geração, uma molécula de cadeia única com 2 co-estímulos (ex.: CD28 + 41-BB)[8]. Contudo, ainda não está claro se há benefícios quando equiparado com o CAR de 2ª geração[9]. Por fim, hoje existe a 4ª geração dessas abordagens transgênicas envolvendo a combinação da expressão em células T de CARs de 2ª geração com adição de mecanismos de bloqueio de receptores inibitórios ou liberação de citocinas para potencializar a sua eficiência. Estes também são chamados de TRUNKs (T-cells redirected for universal cytokine-mediated killing). Talvez esse seja o caminho para melhorar a eficácia dessas células nos tumores sólidos[10].
Essa trajetória para o sucesso da imunoterapia levou quase 30 anos e, ainda sim, há muito o que melhorar, demonstrando mais uma vez que o investimento na ciência é de longo prazo. Existem várias barreiras para tornar a terapia com células T CAR de fácil acesso aos pacientes, principalmente pelo seu custo alto e a complexidade de modificar geneticamente essas células. Esses temas serão abordados detalhadamente em novos posts.
[1] ROSENBERG, S. A. et al, Use of tumor-infiltrating lymphocytes and interleukin-2 in the immunotherapy of patients with metastatic melanoma. A preliminary report, The New England Journal of Medicine, v. 319, n. 25, p. 1676–1680, 1988.
[2] REEVES, Emma; JAMES, Edward, Antigen processing and immune regulation in the response to tumours, Immunology, v. 150, n. 1, p. 16–24, 2017. [3] GROSS, G; WAKS, T; ESHHAR, Z, Expression of immunoglobulin-T-cell receptor chimeric molecules as functional receptors with antibody-type specificity., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 86, n. 24, p. 10024–10028, 1989. [4] ESHHAR, Z. et al, Specific activation and targeting of cytotoxic lymphocytes through chimeric single chains consisting of antibody-binding domains and the gamma or zeta subunits of the immunoglobulin and T-cell receptors, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 90, n. 2, p. 720–724, 1993.
[5] ESHHAR, Zelig, From the Mouse Cage to Human Therapy: A Personal Perspective of the Emergence of T-bodies/Chimeric Antigen Receptor T Cells, Human Gene Therapy, v. 25, n. 9, p. 773–778, 2014.
[6] ALVAREZ-VALLINA, L.; HAWKINS, R. E., Antigen-specific targeting of CD28-mediated T cell co-stimulation using chimeric single-chain antibody variable fragment-CD28 receptors, European Journal of Immunology, v. 26, n. 10, p. 2304–2309, 1996;
[7] FINNEY, Helene M. et al, Chimeric Receptors Providing Both Primary and Costimulatory Signaling in T Cells from a Single Gene Product, The Journal of Immunology, v. 161, n. 6, p. 2791–2797, 1998.
[8] FINNEY et al, Chimeric Receptors Providing Both Primary and Costimulatory Signaling in T Cells from a Single Gene Product.
[9] TAMMANA, Syam et al, 4-1BB and CD28 signaling plays a synergistic role in redirecting umbilical cord blood T cells against B-cell malignancies, Human Gene Therapy, v. 21, n. 1, p. 75–86, 2010.
[10] GEORGE, Philip et al, Third-generation anti-CD19 chimeric antigen receptor T-cells incorporating a TLR2 domain for relapsed or refractory B-cell lymphoma: a phase I clinical trial protocol (ENABLE), BMJ Open, v. 10, n. 2, p. e034629, 2020.
[11] MORGAN, Michael A.; SCHAMBACH, Axel, Engineering CAR-T Cells for Improved Function Against Solid Tumors, Frontiers in Immunology, v. 9, 2018.