Cellules CAR-T - John Libbey Eurotext

PT
Passerelle translationnelle
Cellules CAR-T
CAR T-cells
RÉSUMÉ
Edouard Forcade1,2
Pierre-Yves Dumas1,3
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.
1
Hôpital Haut-Lévêque
Service d’hématologie clinique
et thérapie cellulaire
Avenue de Magellan
33604 Pessac
France
<[email protected]>
<[email protected]>
2
Université de Bordeaux
Unité CIRID – UMR CNRS 5164
146, rue Léo Saignat
33076 Bordeaux
France
Les cellules CAR-T se présentent comme une révolution en matière
d’immunothérapie grâce aux progrès de l’ingénierie cellulaire qui contournent les mécanismes d’échappement tumoraux. Les progrès récents pour
améliorer leur spécificité et sécurité en font une nouvelle arme contre le
cancer.
l
Mots clés : cellules CAR-T ; signalisation ; antigène tumoral.
ABSTRACT
CAR-T cells represent a revolution in the field of immunotherapy thanks
to progress made in cellular engineering to overcome tumour escape
mechanisms. With recent progress to improve their specificity and safety,
CAR represent a breakthrough in the fight against cancer.
l
Key words: CAR-T cells; signaling; tumor antigen.
3
Unité INSERM 1035
Université de Bordeaux
146, rue Léo Saignat
33076 Bordeaux
France
L
Remerciements et autres mentions :
Financement : Programme MD-PhD CHU
Bordeaux.
doi: 10.1684/ito.2015.0006
Liens d’intérêts : les auteurs déclarent
n’avoir aucun lien d’intérêt en rapport
avec l’article.
Tirés à part : E. Forcade
e système immunitaire est responsable du maintien d’un état
d’homéostasie par l’identification
et la suppression de pathogènes ou
de cellules présentant des signaux
de transformation pathologique
(virus, néoplasies). Dès les années
1950, Burnet et Thomas [1, 2] ont
développé le concept d’immunosurveillance pour décrire l’activité antitumorale du système immunitaire.
Par la suite, les études du contingent
lymphocytaire au sein de la tumeur,
ou TILs (tumor infiltrating lymphocytes), ont permis de montrer son
association au pronostic [3, 4].
L’immunothérapie adoptive repose
sur le transfert d’effecteurs pour
renforcer le système immunitaire.
Ces stratégies nécessitent la reconnaissance de la cible d’intérêt par des
lymphocytes T cytotoxiques (CTL), à
travers un récepteur T (TCR) spécifique. Les CTL sont ainsi capables de
reconnaître des antigènes associés
aux tumeurs (TAA), pouvant être soit
des molécules du soi, soit des néoantigènes issus de mutations. Ces TAA
sont présentés par les molécules HLA
(human leukocyte antigen) restreignant l’activité des CTL, mais garantes de la spécificité de la réponse.
Les TILs ont initialement été mis à
profit par Rosenberg et al. [5], transformant le champ de l’immunothérapie anticancéreuse. Cependant, les
taux de réponse trop variables témoignèrent des mécanismes d’échappement des cellules cancéreuses à
l’immunosurveillance. Ces mécanismes incluent notamment l’anergie
des effecteurs, la perte de molécules
de co-stimulation, l’expression de
molécules inhibitrices (PD-L1), l’expression de signaux de mort par la
tumeur (systèmes FAS et TRAIL), ou la
diminution des molécules HLA empêchant toute reconnaissance par les
lymphocytes T (LT) [6].
Ainsi, de nouvelles stratégies de
thérapie cellulaire ont dû être développées pour conférer aux LT de
nouvelles capacités : les cellules CART en sont un exemple.
Mise au point des
CAR : des générations
successives
À la fin des années 1980, Gross et al.
a décrit la possibilité de « designer et
rediriger la spécificité des LT d’une
façon non restreinte par le complexe
Pour citer cet article : Forcade E, Dumas P-Y. Cellules CAR-T. Innov Ther Oncol 2015 ; 1 : 34-37. doi : 10.1684/ito.2015.0006
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Innovations & Thérapeutiques en Oncologie l vol. 1 – n8 1, sept-oct 2015
majeur d’histocompatibilité (CMH), en faisant exprimer
un TCR chimérique composé d’une partie constante de
TCR, fusionné au fragment variable d’une immunoglobuline » [7]. Ce récepteur chimérique exprimé par les
cellules T a reçu le nom de CAR (chimeric antigen receptor)
et les cellules qui le portent sont donc les cellules CAR-T.
Depuis lors, plusieurs générations de LT modifiés se sont
succédé, visant à améliorer l’activité, la spécificité et la
persistance (mémoire) des CAR. Les CAR sont constitués de
3 parties (figure 1) [8] :
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017.
un domaine extra-cellulaire portant la spécificité du
CAR : le scFv (single-chain variable fragment) ciblant
le TAA de surface, pouvant provenir d’un anticorps
murin ou humanisé, ou être sélectionné à partir de
bibliothèque de phages ;
un domaine transmembranaire (dTM), relié à la
précédente par une charnière (hinge ou spacer)
jouant un rôle dans la conformation et l’accessibilité
du récepteur pour sa cible [9]. Ce spacer provient soit
de la partie extra-cellulaire du CD8a, soit d’un
fragment d’immunoglobuline (Fc) [10] ;
un domaine de signalisation intracellulaire.
Les progrès faits en termes de transduction du signal ont
donné naissance aux différentes générations de CAR.
La première génération a utilisé la portion intracytoplasmique du CD3z. Bien que montrant une fonction
effectrice, ces CAR ne persistent pas à long terme, du fait
de leur activation incomplète. La deuxième génération a
permis d’améliorer la prolifération et la survie des CAR par
l’adjonction d’une unité de co-stimulation (CD28 ou
4-1BB) [11]. La troisième génération utilise deux unités
de co-stimulation couplant au choix : CD28, 4-1BB, ICOS,
OX40.
Quelles cibles ?
Les CAR permettent une reconnaissance non restreinte
par le HLA, dont le champ s’ouvre aux cibles de nature non
protéique : hydrates de carbone et glycolipides. Ainsi,
une multitude d’antigènes peut être ciblée selon les
types histologiques. Le tableau 1 propose une liste non
exhaustive des CAR étudiés jusque-là en fonction de
leur spécificité antigénique, de leur construction et de
l’avancement des études.
Applications cliniques des CAR
La grande majorité des études cliniques [8, 29, 30] utilise
des LT autologues comme support à la production de CAR.
Le transfert du matériel génétique contenant la construction chimérique (couple ScFv-molécule(s) de transduction)
utilise des vecteurs viraux (lentivirus ou gamma-retrovirus) lors de l’amplification des LT (système anti-CD3 +/-
Tableau 1. Caractéristiques des CAR (antigène cible et pathologie sous-jacente).
Table 1. Characteristics of CAR (antigen target and underlying pathology).
Cible
CD19
Construction
Type histologique
Type d’étude
Référence
ScFv – 4-1BB – CD3 z (Penn)
LAL B
Phase 1
Maude et al. [12]
ScFv – CD28 – CD3z (MSKCC)
LAL B
Phase 1
Davila et al. [13]
ScFv – CD28 – CD3z (NCI)
LAL B
Phase 1
Lee et al. [14]
ScFv – 4-1BB – CD3 z
LLC
Phase 1
Kalos et al. [15]
CD33/CD123
ScFv – CD28OX40 - CD3z
LAM
In vivo
Pizzitola et al. [16]
CD138
ScFv - CD3z (NK)
Myélome multiple
In vivo
Jiang et al. [17]
CD30
ScFv – CD3z (EBV)
Hodgkin
In vivo
Savoldo et al. [18]
NY-ESO-1
ScFv – CD28 – CD3z
Myélome multiple
In vivo
Schuberth et al. [19]
a-Folate récepteur
ScFv - FceRIg
K ovaire et épithélial
Phase 1
Kershaw et al. [20]
CEA
ScFv – CD28 – CD3z
K colo-rectal
Phase 1
Katz et al. [21]
Erb-B2,3,4
ScFv – CD28 – CD3z
K sein
In vitro
Wilkie et al. [22]
Her2
ScFv – CD3z
Médulloblastome
In vivo
Ahmed et al. [23]
ScFv – CD28 – CD3z
Sarcome
Phase 1
Ahmed et al. [24]
ScFv – CD28 - FceRIg
Mélanome
In vitro
Willemsen et al. [25]
MAGE-A1
Mesotheline
ScFv – 4-1BB – CD3z
Mésothélium
in vivo
Moon et al. [26]
PSMA
ScFv – CD28 – CD3z
K prostate
In vitro
Maher et al. [27]
PSCA
ScFv – b2 – CD3z
K prostate
In vitro
Morgenroth et al. [28]
LAL : leucémie aiguë lymphoblastique B ; LLC : leucémie lymphoïde chronique ; LAM : leucémie aiguë myéloïde ; K : cancer ; Penn : University of
Pennsylvania ; MSKCC : Memorial Sloan-Kettering Cancer Center ; NCI : National Cancer Institute.
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Passerelle translationnelle
Cellules CAR-T
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Passerelle translationnelle
E. Forcade, et al.
2e génération
3e génération
Membrane cellulaire
1re génération
scFv
Hinge (CD8 or FcγR)
Domaine transmembranaire
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Unité de co-stimulation
CD3ζ
Figure 1. Composition des différentes structures de CAR.
Figure 1. Composition of different CAR structures.
anti-CD28) durant 10 jours à 3 semaines. Le produit est
réinjecté au patient après administration d’une chimiothérapie de conditionnement (cyclophosphamide +/fludarabine) ayant pour objectifs la lympho-déplétion
(dont certaines populations régulatrices), la diminution
de la masse tumorale, des modifications de l’environnement tumoral et l’élévation de cytokines plasmatiques (IL15 et IL-7) favorables à l’expansion des CAR, parfois
associés à l’injection d’IL-2 [31].
Concernant l’efficacité des CAR, les principales études
cliniques disponibles concernent le domaine de l’hématologie et en particulier des leucémies aiguës lymphoblastiques à précurseurs B (LAL B), avec près de 70 patients
inclus au total jusqu’à présent. Les taux de réponses
complètes (RC) observés varient de 70 à 90 % dans les trois
principales études [12-14], incluant notamment des
patients en rechute post-allogreffe. La persistance des
CAR et la RC ont été observées jusqu’à deux ans après
le traitement. Les études conduites dans les tumeurs
solides souffrent encore de leur taille et de résultats moins
favorables.
Effets secondaires
Le cytokine release syndrom [32] (CRS), ou syndrome de
relargage cytokinique, représente une conséquence
indirecte de l’utilisation des CAR et est associée à une
réponse anti-tumorale intense. Les manifestations cliniques, pouvant engager le pronostic vital, sont la conséquence d’une libération cytokinique conduite en grande
partie par l’interleukine-6 (IL-6). Différentes stratégies de
prévention et de traitement sont actuellement évaluées,
dont l’inactivation conditionnelle des CAR (cf. plus bas).
L’activité cytotoxique des CAR envers des tissus sains
exprimant la cible est dénommée effet « on target / off
tumor ». La toxicité semble acceptable sur certains tissus
(CAR CD19 et aplasie B) mais peut engager le pronostic
36
pour d’autres : manifestations cardiovasculaires et respiratoires des CAR HER2 (human epidermal growth factor
receptor 2) [33].
À la suite de la constatation de ces effets secondaires,
des systèmes d’inactivation conditionnelle des CAR sont
actuellement étudiés en phase clinique incluant dans la
construction « un gène suicide » (thymidine kinase et
caspase-9 inductible) [34] inductible par des drogues.
Enfin, le risque théorique de modifications génétiques
insertionnelles [35] liés à l’utilisation des vecteurs viraux
nécessite un suivi prospectif à long terme.
Le futur des CAR ?
L’avenir des CAR reste entièrement ouvert, avec de
nombreuses questions en suspens et améliorations à
apporter. En effet, le type cellulaire portant le CAR (LT
versus NK [natural killer]), l’origine des LT (autologues
versus allogéniques versus sang placentaire), les souspopulations de LT à transférer (différents compartiments
T, rapport CD4 : CD8) et le type de vecteur (transposon,
ARNm) sont en cours d’évaluation. Le développement de
CAR à double spécificité [36] et de CAR sécrétant des
anticorps contre les molécules inhibitrices (PD-L1) développées par la tumeur, représente des approches séduisantes pour envisager une moindre toxicité et une plus
grande efficacité. Enfin, l’avenir des CAR dépendra aussi
de leur disponibilité (banque de CAR ? centres agréés ?)
et de leur coût (20 000 à 100 000 dollars américains
actuellement).
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