Weltweit erster Einsatz Basen-editierter CAR-T-Zellen zur Behandlung therapieresistenter Leukämie

Weltweit zum ersten Mal hat eine Patientin mit rezidivierter T-Zell-Leukämie Basen-editierte T-Zellen erhalten. Dies geschah im Rahmen einer „Bench-to-Bedside“-Zusammenarbeit zwischen dem University College London (UCL) und dem Great Ormond Street Hospital for Children (GOSH).

Bei der Patientin, der 13-jährigen Alyssa aus Leicester, wurde 2021 Akute lymphoblastische T-Zell-Leukämie (T-ALL) diagnostiziert. Sie wurde mit allen gängigen konventionellen Therapien behandelt, darunter Chemotherapie und eine Knochenmarktransplantation. Aber leider kam ihre Krankheit zurück und es gab keine weiteren Behandlungsmöglichkeiten.

Alyssa war die erste Patientin, die in die klinische TvT-Studie aufgenommen wurde, und im Mai 2022 wurde sie in die Bone Marrow Transplant (BMT) des GOSH aufgenommen, um „universelle“ CAR-T-Zellen zu erhalten, die auf Basis der T-Zellen eines gesunden freiwilligen Spenders gefertigt wurden. Diese Zellen wurden mit einer neuen Base-Editing-Technologie bearbeitet, die von einem Forscherteam des UCL unter der Leitung von Prof. Waseem Qasim (UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, UCL GOS ICH), der auch ehrenamtlicher Berater am GOSH ist, entworfen und entwickelt wurde. Anschließend wurden die T-Zellen mit einem Chimären Antigenrezeptor (CAR) ausgestattet, damit sie krebsartige T-Zellen jagen und töten können, ohne sich gegenseitig anzugreifen.

Nur 28 Tage später war Alyssa in Remission und erhielt eine zweite Knochenmarktransplantation, um ihr Immunsystem wiederherzustellen. Jetzt, sechs Monate nach der BMT, geht es ihr zu Hause gut, sie erholt sich mit ihrer Familie und setzt ihre Nachsorge nach der BMT am GOSH fort. Ohne diese experimentelle Behandlung war Alyssas einzige Option die Palliativversorgung. Die Forscher präsentierten ihre Daten erstmals auf der diesjährigen Jahrestagung der American Society of Hematology in New Orleans, USA.

Die Verwendung Genom-editierter T-Zellen (CAR-T-Zellen) zur Behandlung von B-Zell-Leukämie wurde erstmals 2015 vom gleichen Team des GOSH und des UCL GOS ICH implementiert. Die dort tätigen Wissenschaftler berichteten kürzlich über Studien für Kinder mit CRISPR/Cas9-Techniken.

Es ist jedoch schwieriger, einige andere Arten von Leukämie auf diese Weise zu behandeln, da T-Zellen, die Krebszellen erkennen und angreifen sollen, sich während des Herstellungsprozesses im Labor auch gegenseitig töten. Mehrere zusätzliche DNA-Änderungen waren erforderlich, um Banken „universeller“ Anti-T-Zell-CAR-T-Zellen für diese Studie zu generieren.

Um diese Zellen zu erzeugen, wurden gesunde Spender-T-Zellen, die vom Anthony-Nolan-Register bereitgestellt wurden, in der Reinraumeinrichtung des Great Ormond Street Hospital mit vier separaten Änderungen versehen. Diese Schritte waren:

– Entfernen vorhandener Rezeptoren, damit T-Zellen eines Spenders in einer Bank gespeichert und ohne Matching verwendet werden können – wodurch sie „universell“ werden.

– Entfernen einer „Markierung“ namens CD7, die sie als T-Zellen identifiziert (CD7-T-Zell-Marker). Ohne diesen Schritt würden T-Zellen, die darauf programmiert sind, T-Zellen abzutöten, das Produkt einfach durch Eigenbeschuss zerstören.

– Entfernen einer zweiten „Markierung“ namens CD52. Dadurch werden die bearbeiteten Zellen für einige der starken Medikamente, die dem Patienten während des Behandlungsprozesses verabreicht werden, unsichtbar.

– Hinzufügen eines Chimären Antigenrezeptors (CAR), der den CD7-T-Zellrezeptor auf leukämischen T-Zellen erkennt. Die Zellen werden gegen CD7 gewappnet und erkennen und bekämpfen T-Zell-Leukämie.

Diese Bearbeitungen wurden durch „Base Editing“ erreicht – die chemische Umwandlung einzelner Nukleotidbasen. Beispielsweise erzeugt die Änderung spezifischer Nukleotidbasen im Gen für CD7 von einem Cytosin zu einem Thymin ein „Stoppcodon“ – das Äquivalent eines genetischen Punkts – das verhindert, dass die Zellmaschinerie die vollständigen Anweisungen liest und die Produktion von CD7 beendet wird.

Das Ergebnis sind bearbeitete CAR-T-Zellen, die dem Patienten verabreicht werden können, damit sie schnell T-Zellen im Körper finden und zerstören, einschließlich leukämischer T-Zellen. Bei Erfolg erhält der Patient anschließend eine Knochenmarktransplantation, um sein geschwächtes Immunsystem wiederherzustellen.

Frühere Behandlungen stützten sich auf Techniken namens TALENS oder CRISPR/Cas9, um Veränderungen an Genen durch Schnitte mithilfe molekularer „Scheren“ herbeizuführen. Der neue Basis-Editierungs-Ansatz wirkt, ohne Brüche in der DNA zu verursachen, und ermöglicht mehr Bearbeitungen bei geringerem Risiko unerwünschter Auswirkungen auf Chromosomen. Die Technik wird auch erforscht, um schädliche Veränderungen im DNA-Code für eine Vielzahl von Erbkrankheiten zu korrigieren

Alyssas Geschichte

Alyssa ist Berichten zufolge die erste Patientin weltweit, die eine basenmodifizierte Zelltherapie erhalten hat, und erholt sich derzeit zu Hause von ihrer Behandlung. Alyssa und ihre Familie sind zuversichtlich, dass die Leukämie jetzt nicht mehr nachweisbar ist, wissen aber, dass sie für einige Zeit engmaschig überwacht werden muss.

Alyssa, 13, stand immer im Mittelpunkt der Entscheidungen über ihre Versorgung. Sie sagte: „Sobald ich es gemacht habe, werden die Leute wissen, was sie tun müssen, auf die eine oder andere Weise, also wird es den Leuten helfen – natürlich werde ich es tun.“

Bei Alyssa wurde im Mai 2021 T-Zell-Leukämie diagnostiziert, nach einer langen Zeit, in der die Familie von Erkältungen, Viren und allgemeiner Müdigkeit ausging. Während sie in Krankenhäusern in Leicester und Sheffield mit Standardtherapien – Chemotherapie und Knochenmarktransplantation – behandelt wurde, gelang es den Teams leider nicht, ihren Krebs unter Kontrolle zu bringen und in Remission zu bringen.

Mit der Palliativversorgung als einzige andere Option diskutierten Alyssa und ihre Familie diese klinische Studie ausführlich mit den Experten für Knochenmarktransplantation und CAR-T-Zelltherapie bei GOSH und trafen die Entscheidung, die erste zu sein, die eine experimentelle Behandlung ihrer Leukämie versucht.

„Die Ärzte haben gesagt, dass die ersten sechs Monate die wichtigsten sind und wir nicht zu lässig werden wollen, aber wir dachten immer wieder: ‚Wenn die Krankheit nur einmal loswerden können, wird sie wieder in Ordnung sein.‘ Und vielleicht werden wir richtig liegen“, erzählt Kiona, Alyssas Mutter. „Alyssa ist sehr reif und man vergisst leicht, dass sie noch ein Kind ist. Aber hoffentlich kann dies beweisen, dass die Forschung funktioniert und die Ärzte diese Therapie mehr Kindern anbieten können – all dies muss für etwas gut gewesen sein. Es fühlt sich sonst einfach so sinnlos an. Jetzt versuchen wir zwischen den Terminen zu leben. Alyssa möchte wieder zur Schule gehen und das könnte bald Realität werden. Sie neckt ihren Bruder bereits, weil er für das Herbstsemester zurückmusste. Um ehrlich zu sein, befinden wir uns auf einer seltsamen Wolke sieben – es ist erstaunlich, zu Hause zu sein.“

„Wir haben die Behandlung vom Labor bis zur Klinik entworfen und entwickelt und testen sie jetzt an Kindern aus ganz Großbritannien – in einem einzigartigen ‘Bench-to-bedside’-Ansatz“ erklärte Qasim.  „Alyssas Geschichte ist eine großartige Demonstration dafür, wie wir mit Expertenteams und Infrastruktur Spitzentechnologien im Labor mit echten Ergebnissen im Krankenhaus für Patienten verknüpfen können. Es ist unser bisher fortschrittlichstes Zell-Engineering und ebnet den Weg für andere neue Behandlungen und letztendlich für eine bessere Zukunft kranker Kinder. Wir haben hier am GOSH und am UCL ein einzigartiges und besonderes Umfeld, das es uns ermöglicht, neue Technologien schnell zu erweitern. Wir freuen uns darauf, unsere Forschung fortzusetzen und sie den Patienten zur Verfügung zu stellen, die sie am dringendsten benötigen.“

Die klinische Studie für diese Behandlung ist derzeit offen und zielt darauf ab, bis zu zehn Patienten mit T-Zell-Leukämie zu rekrutieren, die alle konventionellen Behandlungsoptionen ausgeschöpft haben. Wenn die neue Behandlung sich als weitgehend erfolgreich erweist, hoffen die Teams für Knochenmarktransplantation und CAR-T-Zelltherapie am GOSH, dass sie Kindern früher in der Behandlungsabfolge angeboten werden kann, wenn sie weniger krank sind. Weitere Anwendungen für andere Arten von Leukämie werden im Jahr 2023 erwartet. NHS-Spezialisten, die sich im dem ganzen Land mit schwer zu behandelnder Leukämie bei Kindern befassen, diskutieren und überweisen Patienten an solche Studien.

„Seit Alyssa im Mai letzten Jahres an ihrer Leukämie erkrankt ist, hat sie nie eine vollständige Remission erreicht. Nicht mit Chemotherapie und nicht nach ihrer ersten Knochenmarktransplantation“, führte Dr. Robert Chiesa, Berater für Knochenmarktransplantation und CAR-T-Zelltherapie am GOSH aus. „Erst nachdem sie ihre CD7-CAR-T-Zelltherapie und eine zweite Knochenmarktransplantation am GOSH erhalten hatte, wurde sie leukämiefrei. Das ist ziemlich bemerkenswert, obwohl es sich noch um ein vorläufiges Ergebnis handelt, das in den nächsten Monaten überwacht und bestätigt werden muss. Das gesamte Team hier bei GOSH freut sich sehr für Alyssa und ihre Familie. Es war ein Privileg, in den letzten Monaten mit ihnen zusammenzuarbeiten. Wir waren sehr beeindruckt, wie mutig sie ist, und nichts macht mich glücklicher, als sie außerhalb des Krankenhauses zu sehen, wie sie zu einem normaleren Leben zurückkehrt.“

Dr. Louise Jones, Head of Translation beim Medical Research Council (MRC), die das Projekt über ihr Developmental Pathway Funding Scheme finanzierte, sagte: „Wir freuen uns über die vielversprechenden Ergebnisse dieser Behandlung und die Hoffnung, die sie Alyssa und ihrer Familie gegeben hat. Neuartige Therapien – Medikamente, die auf Genen, Geweben oder Zellen basieren – haben das Potenzial, das Leben von Menschen mit schwer zu behandelnden Krankheiten zu verändern, und bleiben eine Priorität für den MRC. Wenn sie repliziert werden kann, wird diese universelle Zelltherapie ‚von der Stange‘ einen großen Schritt nach vorne bei dieser Art von Therapien darstellen und mehr Patienten lebensverändernde Vorteile bieten.“

Und Dr. Michael Dunn, Director of Discovery Research bei der Wohltätigkeitsstiftung Wellcome , der die Forschung mitfinanzierte, merkte an: „Dies ist ein fantastisches menschliches Beispiel für die realen Auswirkungen bahnbrechender Technologien und wir freuen uns sehr für Alyssa und ihre Familie. Die Finanzierung neuer Tools und Technologien ist ein zentraler Bestandteil des Discovery Research-Ansatzes von Wellcome, um Veränderungen in unserem Verständnis von Leben, Gesundheit und Wohlbefinden voranzutreiben.“

Diese Studie wurde vom MRC finanziert. Unterstützung für das umfassendere Forschungsprogramm kommt auch von Wellcome, Blood Cancer UK und dem National Institute of Health and Care Research (NIHR) sowie dem NIHR GOSH Biomedical Research Centre.

Die Zellen wurden im Rahmen eines seit langem bestehenden Forschungsprogramms unter der Leitung von Qasim hergestellt. Dank der frühen Finanzierung durch die Great Ormond Street Hospital Children’s Charity (GOSH Charity) war Qasim Pionier bei der Entwicklung neuer CAR-T-Zell-Behandlungen unter Verwendung innovativer Geneditierungstechniken und ist am Zayed Center for Research into Rare Disease in Children angesiedelt, einer Partnerschaft zwischen GOSH und UCL GOS ICH.

Das Forschungsteam möchte Anthony Nolan für die Bereitstellung der Spender-T-Zellen und allen Spendern danken, die an das Register spenden.