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A maioria dos produtos CAR-NK atuais em ensaios clínicos utiliza linhagens celulares NK 17, como NK-92, uma linhagem celular isolada de um paciente com linfoma não-Hodgkin18, NK-92MI, IL-2 independente NK-92 linhagem celular19, e NKL, isolada de um grande paciente com linfócitos granulares20, pois essas linhagens celulares são facilmente proliferativas para produtos "prontos para uso". No entanto, essas linhagens celulares, por exemplo, células NK-92, apresentam eficácias clínicas marginais e expansão in vivo, pois necessitam de irradiação prévia à infusão, limitando assim sua proliferação e citotoxicidade in vivo21. Diante dessas razões, várias estratégias estão sendo exploradas atualmente para expandir as células NK primárias de várias fontes, incluindo sangue periférico, CB, medula óssea (BM), células-tronco embrionárias humanas (HSCs), células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) e tecidos tumorais21,22,23. Por exemplo, as células NK podem ser expandidas ex vivo usando interleucinas, incluindo IL-15, IL-18 e IL-21. Linhagens celulares linfoblastóides, como células K562 ou linhagens celulares linfoblastoides transformadas pelo vírus Epstein-Barr, como 721,221 células, também são usadas para expansão celular NK16. No entanto, as estratégias supracitadas muitas vezes geram número insuficiente de células NK para uma transferência adotiva da imunoterapia CAR-NK22,24. Para ajudar a resolver o problema, o estudo aqui mostra um protocolo para uma expansão celular NK ex vivo usando uma linhagem celular geneticamente modificada transformada em EBV, células alimentadoras de 221-mIL-21.
A metodologia de expansão usando células alimentadoras de 221-mIL-21 mostrada neste protocolo é otimizada para expandir as células NK com uma taxa de expansão de pelo menos 10 a 100 vezes maior do que outras linhagens celulares de leucemia, incluindo HL-60 e OCl-AML3 expressando membrana IL-21, K562 e K652-mIL21 expressando o ligante OX4022,24,25. A expressão de CAR também é avaliada por aproximadamente 2 semanas ex vivo. Mais significativamente, a estratégia de expansão de células alimentadoras de 221-mIL-21 pode ser aplicada para expandir as células NK de várias fontes, incluindo PBMCs, CB e órgãos sólidos, como o fígado, sem uma etapa inicial de enriquecimento de NK. Embora o sistema de alimentação de 221-mIL-21 não seja tão dependente do doador quanto as linhagens celulares de alimentação acima mencionadas, ele não é totalmente independente dos doadores. Em média, o sistema de expansão 221-mIL-21 pode atingir 90% da pureza da célula NK com um alto número de células NK, com aproximadamente <5% de contaminação por células T no dia 14 pós-expansão. Portanto, para eliminar as possibilidades de contaminação por células T, é necessário isolar as células NK das amostras obtidas antes da expansão ex vivo ou usar um sistema de seleção CD3+ para eliminar as células T após uma expansão ex vivo.
Uma das críticas ao usar um sistema de expansão celular NK é que as células alimentadoras podem não ter sido totalmente erradicadas após a expansão ou antes de uma transfusão, o que pode possuir preocupações regulatórias significativas; portanto, a erradicação completa das células alimentadoras antes de uma transfusão é crucial. No entanto, ensaios clínicos recentes do CAR-NK nos quais células alimentadoras K562-mIL21-4-1BBL foram utilizadas para a expansão celular CBNK ex vivo 24,25 não mostraram complicações preocupantes. Além disso, nossos dados preliminares mostraram uma diminuição gradual da população irradiada de 221-mIL-21 à medida que a expansão progredia (dados não mostrados). No entanto, estudos mais extensos são necessários para que esse método de expansão seja implementado em um ambiente clínico. Coletivamente, o sistema de expansão 221-mIL-21 ajuda a resolver o desafio de expandir as células primárias CAR-NK e, portanto, contribuirá significativamente para o uso mais amplo da imunoterapia baseada em células CAR-NK no futuro próximo.