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La terapia cellulare del recettore dell'antigene chimerico T (CART) ha rivoluzionato il campo dell'immunoterapia del cancro. Ha dimostrato di avere successo nel trattamento della leucemia linfoblastica acuta recidivante / refrattaria (LLA), del linfoma a grandi cellule B, del linfoma mantellare, del linfoma follicolare e del mieloma multiplo 1,2,3,4,5,6,7, portando a recenti approvazioni della FDA. Nonostante il successo iniziale negli studi clinici, il trattamento con terapia cellulare CART provoca tossicità spesso gravi e occasionalmente letali. Le tossicità più comuni dopo la terapia cellulare CART includono lo sviluppo di CRS e NI, noti anche come sindrome da neurotossicità associata alle cellule effettrici immunitarie (ICANS)8,9. La CRS è causata dalla sovraattivazione e dalla massiccia espansione delle cellule CART in vivo, che porta alla successiva secrezione di più citochine infiammatorie, tra cui interferone-γ, fattore di necrosi tumorale α, fattore stimolante le colonie di granulociti-macrofagi (GM-CSF) e interleuchina-6 (IL-6). Ciò si traduce in ipotensione, febbre alta, sindrome da perdita capillare, insufficienza respiratoria, insufficienza multiorgano e, in alcuni casi, morte10,11. La CRS si sviluppa nel 50-100% dei casi dopo terapia cellulare CART1911,12,13. ICANS è un altro evento avverso unico associato alla terapia cellulare CART ed è caratterizzato da edema cerebrale generalizzato, confusione, ottunndazione, afasia, debolezza motoria e, occasionalmente, convulsioni 9,14. Qualsiasi grado di ICANS si verifica fino al 70% dei pazienti e i gradi 3-4 sono riportati nel 20-30% dei pazienti 5,10,15,16. Nel complesso, CRS e ICANS sono comuni e possono essere fatali.
La gestione di ICANS dopo terapia cellulare CART è impegnativa. La maggior parte dei pazienti con ICANS sperimenta anche CRS17, che spesso può essere trattata con l'antagonista del recettore IL-6 tocilizumab o steroidi18. Un precedente rapporto ha rivelato che l'intervento precoce con tocilizumab ha ridotto il tasso di CRS grave, ma non ha influenzato l'incidenza o la gravità di ICANS19. Attualmente, non esiste un trattamento efficace o un agente profilattico per ICANS ed è fondamentale studiare strategie preventive20.
Si ritiene che le cellule mieloidi e le citochine/chemochine associate siano i principali motori dello sviluppo di CRS e ICANS21. Mentre la CRS è direttamente correlata all'estrema elevazione delle citochine e all'espansione delle cellule T, la fisiopatologia di ICANS è in gran parte sconosciuta22,23. Pertanto, è imperativo stabilire un modello murino che riassuma queste tossicità dopo la terapia cellulare CART per studiare i meccanismi e sviluppare strategie preventive.
Esistono diversi modelli animali preclinici attualmente utilizzati per studiare, ottimizzare e convalidare l'efficacia delle cellule CART, nonché per monitorare le loro tossicità associate. Questi includono topi singeneici, xenograft, transgenici immunocompetenti, transgenici umanizzati e xenograft derivati dal paziente, oltre a modelli di primati. Tuttavia, ciascuno di questi modelli presenta degli svantaggi e alcuni non riflettono i veri problemi di efficacia o sicurezza delle celle CART24,25. Pertanto, è imperativo scegliere attentamente il modello migliore per gli obiettivi previsti dello studio.
Questo articolo cerca di descrivere la metodologia utilizzata per valutare le tossicità associate alle cellule CART, CRS e NI, utilizzando un modello in vivo di xenotrapianto derivato da pazienti (PDX) ALL (Figura 1). In particolare, nei metodi qui descritti, le cellule CART19 generate nel laboratorio degli autori vengono utilizzate seguendo i protocolli precedentemente descritti. In breve, le cellule T umane vengono isolate da cellule mononucleate di sangue periferico (PBMC) di donatori sani tramite una tecnica di gradiente di densità, stimolate con perline CD3 / CD28 il giorno 0 e trasdotte lentiviralmente il giorno 1 con CAR composte da un frammento variabile a catena singola mirato a CD19 fuso a domini di segnalazione 4-1BB e CD3ζ. Queste cellule CART vengono quindi espanse, de-beaded il giorno 6 e crioconservate il giorno 8 26,27,28,29,30. Come descritto in precedenza, i topi sono sottoposti a trattamento linfodepletivo, seguito dalla somministrazione di blasti leucemici derivati dal paziente (LLA)28. In primo luogo, l'attecchimento del tumore viene verificato tramite raccolta di sangue sottomandibolare. A seguito della creazione di un carico tumorale appropriato, le cellule CART19 vengono somministrate ai topi. Quindi, i topi vengono pesati quotidianamente per valutare il benessere. La risonanza magnetica per piccoli animali (MRI) viene eseguita per valutare NI, insieme al sanguinamento della coda per valutare l'espansione delle cellule T e la produzione di citochine / chemochine. Le tecniche descritte di seguito sono altamente raccomandate per essere utilizzate come modello per studiare le tossicità associate alle cellule CART in un modello PDX.