ในปีที่ผ่านมา, ไคเมอริก แอนติเจน รีเซพเตอร์ (CAR) การบำบัดด้วยทีเซลล์ ได้กลายเป็นหนึ่งในการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันที่มีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับการรักษาโรคมะเร็ง การบำบัดนี้อาศัย CAR ซึ่งเป็นตัวรับที่ออกแบบทางวิศวกรรมซึ่งออกแบบมาเพื่อจดจำแอนติเจนของมะเร็งและกระตุ้นตัวรับทีเซลล์

โครงสร้างของ CAR-T

โครงสร้างทั่วไปของ CAR-T ประกอบด้วยสามส่วนหลัก (i) โดเมนภายนอกเซลล์ที่มีโดเมนการจับแอนติเจนและสเปเซอร์ของ scFv (ii) โดเมนของเมมเบรนที่ทอดสมอกับเยื่อหุ้มเซลล์ และ (iii) โดเมนภายในเซลล์ที่รับผิดชอบในการเริ่มต้นการส่งสัญญาณน้ำตก 

โดเมนการจับแอนติเจนโดยทั่วไปได้มาจากบริเวณที่แปรผันได้ของโมโนโคลนัลแอนติบอดี โดเมนนี้เป็นโปรตีนไคเมอริกที่ประกอบขึ้นจากสายเบา (VL) และสายหนัก (VH) ที่เชื่อมต่อกับเพปไทด์เชื่อมโยงแบบสั้นเพื่อก่อรูปแฟรกเมนต์ที่แปรผันได้สายเดี่ยว (scFv) โดเมนการจับแอนติเจนกำหนดเป้าหมายแอนติเจนที่จำเพาะบนเซลล์มะเร็งและกระตุ้นทีเซลล์ ความจำเพาะและความสัมพันธ์ของโดเมนนี้เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับประสิทธิภาพการรักษาที่เหมาะสมที่สุด

โดเมนสเปเซอร์เชื่อมโยงโดเมนการจับแอนติเจนกับโดเมนทรานส์เมมเบรน ทำให้มีความยืดหยุ่นในการลดข้อจำกัดเชิงพื้นที่ระหว่าง CAR และแอนติเจนเป้าหมาย

โดเมนทรานส์เมมเบรนยึด CAR เข้ากับเยื่อหุ้มทีเซลล์ เชื่อมโยงโดเมนภายนอกเซลล์กับโดเมนภายในเซลล์ นอกจากนี้ยังสามารถส่งผลต่อความเสถียรของเมมเบรนและประสิทธิภาพของ CAR-T

โดเมนภายในเซลล์ประกอบด้วยโดเมนการส่งสัญญาณแบบกระตุ้นต้นทุนที่ส่งสัญญาณภายในทีเซลล์เมื่อเปิดใช้งาน CD3 ζ ตัวรับร่วมของทีเซลล์มักใช้เป็นโดเมนการส่งสัญญาณ CAR หลัก นอกจาก CD3 ζ แล้ว ทีเซลล์ยังต้องการโมเลกุลที่กระตุ้นร่วมเพื่อรักษาการตอบสนอง ประสบความสำเร็จในการทดสอบโมเลกุลกระตุ้นร่วมหลายตัว รวมถึง CD28, CD134 (OX40) และ CD137 (4-1BB)

การออกแบบตัวรับมีการพัฒนามาตลอดหลายปีที่ผ่านมา และส่วนใหญ่เป็นการเปลี่ยนแปลงในโดเมนการส่งสัญญาณภายในเซลล์ที่กำหนดการสร้างเซลล์ CAR-T จนถึงปัจจุบัน CAR ห้ารุ่นได้รับการพัฒนาตามการจัดระเบียบของโดเมนการส่งสัญญาณภายในเซลล์

จากเซลล์รถยนต์รุ่นที่หนึ่งถึงรุ่นที่ห้า

CAR รุ่นแรกมีโดเมน CD3 ζ เดียวเพื่อกระตุ้นการเปิดใช้งานทีเซลล์ CAR รุ่นแรกเหล่านี้มีความสามารถในการส่งสัญญาณและการขยายที่จำกัด ดังนั้น ด้วยการตอบสนองที่อ่อนแอ CAR รุ่นแรกจึงต้องเสริมด้วย IL-2 จากภายนอกเพื่อให้แน่ใจว่ามีการตอบสนองที่มีประสิทธิภาพ

CAR รุ่นที่สองได้รับการออกแบบด้วยโดเมนการส่งสัญญาณแบบ costimulatory เพิ่มเติม (เช่น CD28, 4-1BB/CD137) สิ่งนี้นำไปสู่การกระตุ้นที่ดีขึ้น การอยู่รอดที่เพิ่มขึ้น และการขยายตัวอย่างมีประสิทธิผลของทีเซลล์ที่ถูกดัดแปลง

เพื่อปรับปรุงผลลัพธ์ CARs ยุคที่สามถูกสร้างขึ้นโดยการเพิ่มโดเมนการส่งสัญญาณแบบ costimulatory หลายโดเมน โดยทั่วไปจะใช้ทั้ง CD28 และ 4-1BB แม้ว่า CAR รุ่นที่สามเหล่านี้จะแสดงการคงอยู่และการเพิ่มจำนวนที่เพิ่มขึ้น แต่ประสิทธิภาพไม่ได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ CAR-T รุ่นที่สอง

CAR รุ่นที่สี่ เรียกอีกอย่างว่า TRUCKs (T-cells ที่เปลี่ยนทิศทางสำหรับการฆ่าโดยใช้ไซโตไคน์แบบสากล) เป็น CAR รุ่นที่สองที่หุ้มเกราะพร้อมทรานส์ยีนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการต่อต้านเนื้องอกผ่านการแสดงออกและการหลั่งของไซโตไคน์ (เช่น IL-12)

CARs รุ่นที่ห้าคือ CARs ยุคหน้า. โดยอ้างอิงจาก CAR รุ่นที่สอง ซึ่งประกอบด้วยโดเมน costimulatory ใหม่เพื่อเปิดใช้งานเส้นทางการส่งสัญญาณอื่นๆ เช่น โดเมนการจับภายในเซลล์ของ IL‑2‑Rβ ของตัวแปลงสัญญาณและตัวกระตุ้นของการถอดความ 3/5 (STAT3/5) สัญญาณนี้ร่วมกับสัญญาณกระตุ้นต้นทุนใน CAR รุ่นที่สองจำเป็นเพื่อขับเคลื่อนการเปิดใช้งานและเพิ่มจำนวนเซลล์ T เต็มรูปแบบ ตัวแปรเพิ่มเติมของ CAR รวมถึง dual CAR, split CAR และ inducible-split CAR ยังได้รับการออกแบบเพื่อเพิ่มความจำเพาะและการควบคุมของ T เซลล์ที่ถูกถ่าย

โครงสร้างของ CARs มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการรักษาเหล่านี้ จนถึงตอนนี้ การบำบัดด้วย CART-T ที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA นั้นขึ้นอยู่กับ CAR รุ่นที่สอง สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการออกแบบและปรับปรุง CAR รุ่นใหม่ล่าสุดนั้นอิงตามเป็นหลัก ในหลอดทดลอง หรือข้อมูลสัตว์พรีคลินิก. ดังนั้น ควรมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาว่าการออกแบบใดจะให้ผลลัพธ์ทางคลินิกที่ดีที่สุด

อ้างอิง

Sterner, RC, Sterner, RM CAR-T เซลล์บำบัด: ข้อจำกัดในปัจจุบันและกลยุทธ์ที่เป็นไปได้ มะเร็งเลือด J. 11, 69 (2021). https://www.nature.com/articles/s41408-021-00459-7#citeas

Tomasik J, Jasiński M และ Basak GW (2022) เซลล์ CAR-T รุ่นต่อไป – โอกาสใหม่ในการรักษาทางโลหิตวิทยา? ด้านหน้า. อิมมูนอล 13: 1034707 ดอย: 10.3389/fimmu.2022.1034707