Seulonta tunnisti kaksi geeniä, joiden poisto (toiminnan menetys) parantaa merkittävästi CAR-T-solujen suorituskykyä kiinteitä kasvaimia vastaan: P2RY8 ja GNAS. Kukin geeni toimii erillisellä mekanismilla, ja molempien muokkausten yhdistäminen tuottaa voimakkaan synergistisen vaikutuksen .
Kasvaimet tuottavat molekyylin, joka aktivoi P2RY8-reseptorin T-solujen pinnalla. Tämä toimii jarrua muistuttavana mekanismina, joka estää fyysisesti T-soluja tunkeutumasta kasvaimeen. P2RY8-geenin poistaminen poistaa tämän jarrun, jolloin T-solut tulvivat kiinteisiin kasvaimiin huomattavasti suurempina määrinä . P2RY8-geeni koodaa G-proteiinikytkeytynyttä reseptoria (GPCR), joka aktivoituessaan lähettää signaalin Gα13-proteiinin kautta rajoittaen T-solujen liikkumista. Tämän signalointireitin katkaiseminen mahdollisti T-solujen kertymisen kasvaimiin tasoilla, jotka eivät ole saavutettavissa tavallisilla CAR-T-soluilla .
Kun T-solut ovat päässeet kasvaimeen, ne kohtaavat vihamielisen mikroympäristön, joka on täynnä niiden toimintaa tukahduttavia signaaleja. GNAS (joka koodaa Gαs-proteiinia) toimii keskeisenä signalointikeskuksena, joka käsittelee useita kasvaimen mikroympäristöstä tulevia tukahduttavia signaaleja. GNAS-geenin poistaminen tekee T-soluista suurelta osin reagoimattomia näihin signaaleihin, jolloin ne voivat ylläpitää korkeaa interferoni-gamma (IFN-γ) -tuotantoa, joka on keskeinen syöpää tuhoava välittäjäainemolekyyli . Tämä tekee T-soluista vastustuskykyisiä immunosuppressiivisille olosuhteille, jotka normaalisti lamauttavat immuunijärjestelmän toiminnan kiinteiden kasvainten sisällä.
Molempien geenien (P2RY8 ja GNAS) samanaikainen poisto tuottaa synergistisen hyödyn: T-solut sekä tunkeutuvat kasvaimeen suurempina määrinä että pysyvät tehokkaina niiden sisällä. Keuhkosyövän hiirimallissa jopa erittäin pienellä CAR-T-soluannoksella kaksi kolmasosaa hiiristä oli täysin kasvaimettomia tutkimuksen lopussa, kun taas yksikään kontrolleilla (muokkaamattomilla) CAR-T-soluilla hoidetuista hiiristä ei päässyt eroon kasvaimistaan .
Näiden muokkausten hyödyt eivät rajoitu keuhkosyöpään. Pelkän GNAS:in poisto sisältävät CAR-T-solut kutistivat kasvaimia useissa eri kiinteiden kasvainten malleissa, mukaan lukien melanooma, keuhkosyöpä, haimasyöpä, ruokatorvi-mahasyöpä ja kohdun sarkooma . Yhdistelmämuokkaukset toimivat myös testeissä, joissa käytettiin munasarjasyöpä- ja melanoomapotilailta peräisin olevia T-soluja, mikä vahvistaa löydösten siirrettävyyden potilaslähtöisiin soluihin .
Pitkäaikaisia haittavaikutuksia ei havaittu hiirillä, joita seurattiin yli kuusi kuukautta kasvaimien häviämisen jälkeen, mikä viittaa suotuisaan turvallisuusprofiiliin .
P2RY8- ja GNAS-geenien tunnistaminen mahdollistui saman tutkimusryhmän kehittämällä uudella in vivo -CRISPR-seulonta-alustalla. Tämä alusta mahdollistaa genominlaajuisten toiminnanmenetysseulontojen tekemisen ihmisen primaarisissa T-soluissa kasvaimia kantavien hiirten sisällä, mikä ylittää aiemmat rajoitukset, jotka pitivät CRISPR-seulonnat joko in vitro -ympäristöissä tai vaativat suuria määriä eläimiä . Järjestelmässä syöpäsoluissa yli-ilmentyy CD3-scFv-proteiinia, mikä mahdollistaa kasvaimeen tunkeutuneiden T-solujen tehokkaan talteenoton ja mahdollistaa kattavan analyysin suhteellisen pienellä eläinmäärällä .
Nämä löydökset ovat merkittävä askel kohti CAR-T-soluhoidon tehostamista kiinteitä kasvaimia vastaan, jotka muodostavat suurimman osan syövistä. Kaksoismuokkausstrategia kohdistuu kahteen kriittisimpään esteeseen kiinteiden kasvainten immunoterapiassa: T-solujen heikkoon tunkeutumiseen ja immunosuppressiiviseen kasvainmikroympäristöön. Pitkäaikaisissa hiiritutkimuksissa havaittu suotuisa turvallisuusprofiili tukee myös löydösten jatkokehittämistä kohti kliinisiä kokeita .
Seulonta tunnisti kaksi geeniä, joiden poisto (toiminnan menetys) parantaa merkittävästi CAR-T-solujen suorituskykyä kiinteitä kasvaimia vastaan: P2RY8 ja GNAS. Kukin geeni toimii erillisellä mekanismilla, ja molempien muokkausten yhdistäminen tuottaa voimakkaan synergistisen vaikutuksen .
Kasvaimet tuottavat molekyylin, joka aktivoi P2RY8-reseptorin T-solujen pinnalla. Tämä toimii jarrua muistuttavana mekanismina, joka estää fyysisesti T-soluja tunkeutumasta kasvaimeen. P2RY8-geenin poistaminen poistaa tämän jarrun, jolloin T-solut tulvivat kiinteisiin kasvaimiin huomattavasti suurempina määrinä . P2RY8-geeni koodaa G-proteiinikytkeytynyttä reseptoria (GPCR), joka aktivoituessaan lähettää signaalin Gα13-proteiinin kautta rajoittaen T-solujen liikkumista. Tämän signalointireitin katkaiseminen mahdollisti T-solujen kertymisen kasvaimiin tasoilla, jotka eivät ole saavutettavissa tavallisilla CAR-T-soluilla .
Kun T-solut ovat päässeet kasvaimeen, ne kohtaavat vihamielisen mikroympäristön, joka on täynnä niiden toimintaa tukahduttavia signaaleja. GNAS (joka koodaa Gαs-proteiinia) toimii keskeisenä signalointikeskuksena, joka käsittelee useita kasvaimen mikroympäristöstä tulevia tukahduttavia signaaleja. GNAS-geenin poistaminen tekee T-soluista suurelta osin reagoimattomia näihin signaaleihin, jolloin ne voivat ylläpitää korkeaa interferoni-gamma (IFN-γ) -tuotantoa, joka on keskeinen syöpää tuhoava välittäjäainemolekyyli . Tämä tekee T-soluista vastustuskykyisiä immunosuppressiivisille olosuhteille, jotka normaalisti lamauttavat immuunijärjestelmän toiminnan kiinteiden kasvainten sisällä.
Molempien geenien (P2RY8 ja GNAS) samanaikainen poisto tuottaa synergistisen hyödyn: T-solut sekä tunkeutuvat kasvaimeen suurempina määrinä että pysyvät tehokkaina niiden sisällä. Keuhkosyövän hiirimallissa jopa erittäin pienellä CAR-T-soluannoksella kaksi kolmasosaa hiiristä oli täysin kasvaimettomia tutkimuksen lopussa, kun taas yksikään kontrolleilla (muokkaamattomilla) CAR-T-soluilla hoidetuista hiiristä ei päässyt eroon kasvaimistaan .
Näiden muokkausten hyödyt eivät rajoitu keuhkosyöpään. Pelkän GNAS:in poisto sisältävät CAR-T-solut kutistivat kasvaimia useissa eri kiinteiden kasvainten malleissa, mukaan lukien melanooma, keuhkosyöpä, haimasyöpä, ruokatorvi-mahasyöpä ja kohdun sarkooma . Yhdistelmämuokkaukset toimivat myös testeissä, joissa käytettiin munasarjasyöpä- ja melanoomapotilailta peräisin olevia T-soluja, mikä vahvistaa löydösten siirrettävyyden potilaslähtöisiin soluihin .
Pitkäaikaisia haittavaikutuksia ei havaittu hiirillä, joita seurattiin yli kuusi kuukautta kasvaimien häviämisen jälkeen, mikä viittaa suotuisaan turvallisuusprofiiliin .
P2RY8- ja GNAS-geenien tunnistaminen mahdollistui saman tutkimusryhmän kehittämällä uudella in vivo -CRISPR-seulonta-alustalla. Tämä alusta mahdollistaa genominlaajuisten toiminnanmenetysseulontojen tekemisen ihmisen primaarisissa T-soluissa kasvaimia kantavien hiirten sisällä, mikä ylittää aiemmat rajoitukset, jotka pitivät CRISPR-seulonnat joko in vitro -ympäristöissä tai vaativat suuria määriä eläimiä . Järjestelmässä syöpäsoluissa yli-ilmentyy CD3-scFv-proteiinia, mikä mahdollistaa kasvaimeen tunkeutuneiden T-solujen tehokkaan talteenoton ja mahdollistaa kattavan analyysin suhteellisen pienellä eläinmäärällä .
Nämä löydökset ovat merkittävä askel kohti CAR-T-soluhoidon tehostamista kiinteitä kasvaimia vastaan, jotka muodostavat suurimman osan syövistä. Kaksoismuokkausstrategia kohdistuu kahteen kriittisimpään esteeseen kiinteiden kasvainten immunoterapiassa: T-solujen heikkoon tunkeutumiseen ja immunosuppressiiviseen kasvainmikroympäristöön. Pitkäaikaisissa hiiritutkimuksissa havaittu suotuisa turvallisuusprofiili tukee myös löydösten jatkokehittämistä kohti kliinisiä kokeita .