Аналитическая платформа на основе лазера улучшает производство и эффективность терапии CAR T-клетками
Группа исследователей из Медицинской школы Кека при Университете Южной Калифорнии разработала передовой инструмент для анализа химерных антигенных рецепторов (CAR) Т-клеток, включая то, как они развиваются во время производства и какие из них наиболее эффективны в борьбе с раком. Используя платформу, которая использует лазерную технологию, известную как спектральная проточная цитометрия, исследователи уже обнаружили одно ключевое открытие: CAR T-клетки лучше оснащены для борьбы с раком после более короткого пятидневного процесса расширения, чем на 10-дневной отметке.
Исследование было недавно опубликовано в специальном выпуске журнала Molecular Therapy , посвященном 25-летию журнала .
Терапия CAR T-клеток, которая перепрограммирует собственные иммунные клетки пациента для распознавания и атаки рака, представляет собой значительный прогресс в лечении рака крови, такого как лейкемия и лимфома. Но не все пациенты реагируют одинаково хорошо, и исследователи полагают, что одним из ключей к оптимизации лечения является понимание того, как различные характеристики T-клеток связаны с результатами для пациента в будущем.
«Точно так же, как у каждого человека есть отпечаток пальца, который его идентифицирует, у Т-клеток тоже есть отпечатки пальцев. Измеряя экспрессию маркеров на поверхности клетки, мы можем больше узнать о том, что отличает одну терапию CAR T-клетками от другой», — сказал Мохамед Абу-эль-Энейн, доктор медицины, доктор философии, старший автор исследования и исполнительный директор Программы клеточной терапии USC/Детской больницы Лос-Анджелеса (CHLA).
Мощь новой платформы заключается в ее способности одновременно собирать данные по 36 характеристикам одной клетки . Просмотр всех 36 характеристик одновременно дает исследователям более четкое, более целостное представление о том, как ведет себя клетка, — то, что теряется, когда данные разделяются между несколькими методами и экспериментами, которые полагаются на стандартные инструменты. Это интегрированное представление имеет решающее значение для определения точных условий, которые максимизируют эффективность и устойчивость CAR T-клеток.
«Моя лаборатория поставила перед собой задачу понять, как улучшить работу CAR T-клеток у онкологических больных», — сказал Абу-эль-Энейн, доцент кафедры клинической медицины, педиатрии, биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, популяционных и общественных наук здравоохранения, а также нормативных и качественных наук в Медицинской школе Кека. «Теперь у нас есть гораздо более четкая картина того, когда эти клетки наиболее сильны, и инструмент, который поможет нам действовать на основе этой информации».
Оптимизация платформы
Новая система клеточного анализа использует спектральный проточный цитометр, современный инструмент, который может анализировать физические и химические свойства отдельных клеток. Сначала клетки помечаются флуоресцентными маркерами — антителами, прикрепленными к флуоресцентным красителям , — которые могут связываться с определенными молекулами, составляющими «отпечаток пальца» клетки.
Обзор структуры фенотипирования CAR T-клеток для проектирования панели. Кредит: Molecular Therapy (2025). DOI: 10.1016/j.ymthe.2025.04.006
Затем клетки пропускаются через цитометр, где лазеры заставляют флуоресцентные метки испускать свет, который затем можно обнаружить и измерить. Это указывает на присутствие определенной молекулы и на то, насколько сильно она выражена. По сравнению со стандартными инструментами, которые могут измерять только около 10 маркеров за раз, спектральный проточный цитометр обеспечивает более полную картину каждой клетки.
Абу-эль-Энейн и его команда тщательно отобрали 36 маркеров, которые охватывают ряд характеристик Т-клеток, включая активацию, метаболизм, память и цитотоксичность, связанных с их способностью идентифицировать и убивать рак. После сопряжения каждого маркера с флуоресцентной меткой они использовали сложное математическое моделирование, чтобы гарантировать, что каждый из них может быть обнаружен отдельно во время анализа.
После того, как панель была сформирована, исследователи провели эксперимент с CAR T-клетками, собирая данные на двух этапах производственного процесса : на пятый и десятый день. Они обнаружили, что клетки пятого дня больше напоминали стволовые клетки и имели более высокую метаболическую активность, чем клетки, протестированные на десятый день. Оба типа клеток могут убивать рак, но клетки пятого дня обладали качествами, которые предыдущие исследования связывали с лучшими долгосрочными результатами у пациентов.
«Эта работа заполняет критический пробел в нашем понимании того, как условия производства формируют терапевтический потенциал CAR T-клеток», — сказал Абу-эль-Энейн. «Определив, когда CAR T-клетки приобретают — или теряют — функциональную пригодность, мы теперь можем настраивать сроки производства клеток, что может оказать немедленное влияние на принятие клинических решений и результаты лечения пациентов».
Диапазон применения
Первоначальное исследование команды дает представление о том, какие идеи возможны с новой платформой. Абу-эль-Энейн указывает на другие способы, которыми она может помочь оптимизировать производственный процесс, например, сравнивая широко используемую технологию вирусных векторов, которая использует модифицированные вирусы для инъекции генетического материала в клетки, с другими способами конструирования CAR T-клеток.
Помимо производства, платформа может использоваться для изучения поведения других типов клеток, сравнения различных технологий редактирования генов и производственных платформ и, что самое важное, для выявления прогностических биомаркеров, которые связывают характеристики клеток с результатами для пациентов. Центры клинических испытаний могли бы использовать панель для отслеживания того, как CAR T-клетки развиваются во время и после лечения, предлагая более четкое представление о факторах, которые способствуют долгосрочному успеху.
«Это только начало», — сказал Абу-эль-Энейн. «Наша платформа не только предназначена для открытий — она создана для масштабируемости, сотрудничества и клинического перевода. Мы рады открыть новые пути для партнерства с академическими и промышленными партнерами, которые стремятся продвигать иммунотерапию следующего поколения».
Помимо Абу-эль-Энейна, авторами исследования являются Амайя Кадинанос-Гарай, Кристиан Л. Флюгель, Энсон Чунг, Энзи Цзян и Аликс Вайсье из лаборатории Абу-эль-Энейна и Программы клеточной терапии USC/CHLA, Медицинской школы Кека при USC, Университет Южной Калифорнии.