השכיחות ושיעורי התמותה מסרטן עולים במהירות ברחבי העולם. מצב זה מהווה איום על הישרדות בני האדם ועל הפיתוח החברתי. סרטן הקיבה הוא הגורם השלישי המוביל למקרי מוות הקשורים לסרטן בעולם והוא שכיח מאוד1. בשל שיעורים נמוכים של אבחון מוקדם, חלק ניכר מהמטופלים מאובחנים בשלבים מתקדמים. טיפולים מסורתיים כוללים ניתוח, רדיותרפיה וכימותרפיה. כריתה כירורגית עבור מטופלים עם סרטן קיבה בשלבים בינוניים עד מאוחרים או במקרים מורכבים עלולה להיות חלקית. יתרה מכך, הטראומה הכירורגית המשמעותית וההחלמה הממושכת לאחר הניתוח עלולות להשפיע לרעה על איכות חייהם של המטופלים ולהוביל פוטנציאלית לסיבוכים. רדיותרפיה וכימותרפיה פוגעות קשות ברקמות נורמליות וגורמות לתופעות לוואי רבות במהלך הטיפול. לעומת זאת, טיפולים ממוקדים וטיפולים תאיים מציעים דיוק ויעילות. טיפולים אלו הפכו לשיטות טיפול עכשוויות חיוניות ומייצגים את המגמה הרווחת בבחירת אסטרטגיות טיפוליות עתידיות.
הופעתה של תרפיית תאי T בעלי קולטן אנטיגני כימרי (CAR-T) קידמה את התרפיה התאית לעבר פריצת דרך משמעותית. היא הפגינה יעילות רבה בטיפול בממאירות המטולוגיות2,3. תרפיית CAR-T משתמשת בתאי T של המטופל עצמו, אשר עברו שינוי גנטי in vitro על ידי הכנסת קולטן אנטיגני כימרי (CAR) ספציפי. קולטן זה מזהה אנטיגנים ספציפיים על פני השטח של תאי גידול ומפעיל את תאי ה-T לתקוף את תאי הסרטן. בשנים האחרונות התקדמו גם המחקרים על תרפיית CAR-T לסרטן הקיבה. בחירת המטרות הטיפוליות היא קריטית במיוחד, שכן היא קובעת את דיוק המיקוד ואת היעילות של תאי ה-CAR-T. בעקבות HER2, עלה Claudin18.2 כמטרה טיפולית בולטת נוספת בסרטן הקיבה, עם שיעורי ביטוי של 40% עד 87% בקרב חולים. Claudin18.2 קבור בדרך כלל בתוך רירית הקיבה. כאשר גידולים ממאירים משבשים את הצומת המהודקת האחראית על חילוף מולקולרי בין-תאי, Claudin18.2 נחשף על פני השטח של תאי הגידול. עובדה זו הופכת אותו למטרה טיפולית ספציפית עבור גידולים אלו4.
בדרך כלל, תהליך הייצור הסטנדרטי של תאי CAR-T כולל איסוף תאים, בחירה והעשרה של תאי T, הפעלת תאי T, בניית גן ה-CAR, טרנסדוקציית גנים, הרחבה, בקרת איכות, אחסון והובלה, ולאחר מכן עירוי למטופל. תהליך ההכנה המלא של תאי CAR-T הוא מורכב ביותר, דורש תנאים סטריליים ומחייב מפרטים קפדניים של הסביבה והציוד. דבר זה מוביל לעלות גבוהה של טיפול ב-CAR-T, המגבילה את יישומו הקליני. כדי להתמודד עם המורכבויות של ייצור CAR-T באופן ex vivo, הוצעה התפיסה של הכנת CAR-T באופן in vivo. גישה זו כוללת תכנות ישיר של תאי CAR-T בתוך גוף המטופל, ובכך מבטלת את הצורך באיסוף תאים, מודיפיקציה והרחבה באופן ex vivo. אסטרטגיה זו שואפת להפחית עלויות, לשפר את הבטיחות והנגישות, ולאפשר יישומים רחבים יותר לטיפול במחלות5.
המפתח להכנת תאי CAR-T in vivo טמון בבחירת וקטור הולכה אופטימלי. כיום, וקטורים מסווגים כויראליים או לא-ויראליים. בין האפשרויות הויראליות, נעשה שימוש בעיקר בוקטורים לנטי-ויראליים (LV) ובקטורים ויראליים המלווים אדנו (AAV). עם זאת, הסיכונים המשמעותיים וקיבולת המטען המוגבלת הקשורה לוקטורים ויראליים מהווים מכשולים מרכזיים למחקר קליני6. חיסרון עיקרי של וקטורים ויראליים להולכה in vivo הוא הפוטנציאל שלהם לאינטגרציה גנומית, שעלולה להוביל לרעילות גנטית ולמוטציות הבלשתיות. מקרים קודמים תיעדו תגובות חיסוניות קטלניות או סרטן בחלק קטן מהמטופלים לאחר הטיפול. יתרה מכך, הרעילות והאימונוגניות המובנות של וירוסים מגבילות קשות את יישומם למתן חוזר in vivo. אתגר נוסף הוא קיבולת המטען המוגבלת של וקטורים ויראליים, המונעת הולכה סימולטנית של מספר גנים.
מערכות הובלה לא-ויראליות של mRNA נותנות מענה יעיל לחסרונות אלו. הן נמנעות משילוב בגנום המארח ובכך עוקפות סיכונים רבים. פעולתן הזמנית מונעת רעילות חוץ-מטרה (off-target toxicity), ומאפשרת ביטוי CAR-T תאי קצר-טווח ובקרתי, ובכך מפחיתה תופעות לוואי וסיכוני בטיחות. בין המערכות הלא-ויראליות, ננו-חלקיקים ליפידיים (LNPs) מציעים גישה בטוחה יותר. הם מתגברים על מגבלות הגודל של וקטורים ויראליים. LNPs פותרים גם בעיות של מוטציות השחלה ואימונוגניות. עובדה זו ממצבת אותם כמועמדים מבטיחים בטיפול בתאי CAR-T, עם פוטנציאל להפחית רעילות, לשפר את הבטיחות ולהוריד עלויות7.
מחקרים עדכניים על אימונותרפיה לגידולים מוצקים מתמקדים בעיקר באופטימיזציה של פורמולציות LNP, מודיפיקציה ממוקדת והנדסת רצפי mRNA במודלים שונים של סרטן, כולל מלנומה8, סרטן השד וסרטן המעי הגס9. מאמצים הופנו גם לבניית מקרופאגים בעלי קולטן אנטיגן כימרי (CAR-M)10 ותאים דנדריטיים (CAR-DC)11 באמצעות מערכות הולכה של LNP כדי לפרוץ את המחסומים הפיזיים המורכבים ואת הסביבה המיקרו-גידולית (TME) המדכאת את מערכת החיסון של גידולים מוצקים. הפלטפורמה המוצגת כאן מספקת מערכת הולכה לא-ויראלית ורב-גונית של mRNA המתאפיינת במודולריות גבוהה. באמצעות החלפה פשוטה של רצף ה-mRNA, ניתן להתאים פלטפורמה זו במהירות למודלים של גידולים מוצקים המכוונים לאנטיגנים אחרים, או להרחיבה לתחומי טיפול שאינם אונקולוגיים, כגון מחלות אוטואימוניות, מחלות קרדיו-וסקולריות ומחלות פיברוטיות.
עם זאת, נותר פער טכני בטיפולים בסרטן קיבה המשתמשים בפלטפורמות אלו: מחקרים קודמים התמקדו בעיקר בעריכה של תאי מיאלואיד, בעוד שאסטרטגיות לתכנות מחדש יעיל של תאי T in vivo נותרו במידה רבה בשלב החקירה. כדי לגשר על פער זה, פרוטוקול זה מפרט שיטה ליצירת תאי CAR-T זמניים via הובלה של mRNA באמצעות LNP. גישה זו שואפת להתגבר על המגבלות הגלומות בטיפולי CAR-T קונבנציונליים, הכוללות עלויות גבוהות, תהליכי ייצור מורכבים ורעילות מערכתית, ובכך להציע חלופה טיפולית יעילה ונגישה יותר עבור מטופלים. הודגם כי טרנספקציה של תאי T עם רצף mRNA אופטימלי המקודד ל-CAR ספציפי המכוון ל-Claudin18.2 מאפשרת ביטוי חזק של CAR על פני השטח של התא, מה שמכוון את תאי ה-T השונו להפעיל פעילות ציטוטוקסית ממוקדת נגד תאי גידול ספציפיים. פרוטוקול זה בנוי מחמישה חלקים נפרדים: שעתוק in vitro של CAR mRNA, הכנה ואפיון של LNP, הפעלה וטרנספקציה של תאי T, זיהוי ביטוי CAR, והערכה של יעילות ציטוליטית של תאי CAR-T in vitro ו-in vivo.
בהשוואה לטכנולוגיות קיימות להעברת mRNA-LNP, החדשנות המתודולוגית המרכזית של פרוטוקול זה טמונה באופטימיזציה קינטית של ביטוי ארעי. בוצעה אופטימיזציה סינרגית של ה-5' UTR, ה-3' UTR, ה-5' Cap וזנב poly(A) באורך 120-bp. תכנון מותאם זה מווסת את זמן מחצית החיים של ה-mRNA בתוך מיקרו-סביבת הגידול, ובכך משיג תרגום יעיל ביותר בתוך חלון טיפולי מוגדר, ולאחריו פירוק בטוח. פלטפורמה זו, המאופיינת ביצירה מהירה וארעית של CAR, משמשת כניסוח "off-the-shelf" לשימוש מיידי, ובכך מונעת את התקדמות המחלה במהלך חלון הייצור הממושך הנדרש לטיפולים קונבנציונליים. יתרה מכך, פרופיל ביטוי ארעי זה מציע יתרון בטיחותי שניתן לשלוט בו כאשר המטרה היא אנטיגנים בעלי פוטנציאל לרעילות "on-target, off-tumor", או עבור מטופלים שאינם מסוגלים לסבול תסמונת שחרור ציטוקינים (CRS) חמורה הקשורה לטיפולי CAR-T קונבנציונליים.
למרות היתרונות העמוקים של יצירת תאי CAR-T באופן in vivo in situ, ובמיוחד ביטול התהליכים המורכבים של ייצור ex vivo והפחתת הנטל הכלכלי, קיימות מגבלות מסוימות. במחזור הדם המערכתי, LNPs נוטים להצטברות לא ספציפית בכבד ולהפנמה מהירה על ידי מקרופאגים ותאים דנדריטיים. ללא רכיבי תargeting ספציפיים המכוונים לתאי T, יעילות הטרנספקציה של אוכלוסיית תאי ה-T המיועדת נפגעת בהכרח. יתרה מכך, עם הכניסה לרקמת הגידול, תאי CAR-T שנוצרו in situ נחשפים ל-TME העוין; בתנאים היפוקסיים, חומציים ומדכאי חיסון, תאי T אלו רגישים מאוד לתשישות חיסונית, ובכך מוגבלת יכולתם הציטוטוקסית. בנוסף, בעוד שהאופי החולף של ביטוי mRNA משפר את הבטיחות, הוא מגביל את משך חלון הטיפול. כדי להשיג יעילות אנטי-גידולית מתמשכת, נדרשים לעיתים קרובות מתנים לסירוגין וחוזרים. כתוצאה מכך, מחקרים עתידיים יתמקדו בטיפול במגבלות אלו על ידי שיפור יעילות ההולכה של LNPs כדי להשיג טרגוט מדויק וספציפי לשושלת התאים.