Reprogramiranje imunskog sistema
Godina je 1996. i Dag Olson dobija loše vesti od svog doktora. Ima hroničnu limfocitnu leukemiju, najčešći oblik maligne bolesti krvi i koštane srži kod odraslih. Uprkos godinama hemioterapije, stanje se nije poboljšavalo. Situacija se promenila 2010. kada se priključio novom kliničkom ispitivanju koje se fokusiralo na genetičko modifikovanje imunskih ćelija pacijenata kako bi mogle ciljano da napadaju ćelije raka. Primenom terapije, Dagov terminalni rak je izlečen. Deset godina kasnije, analize Dagove krvi pokazale su ne samo da je bolest u kompletnoj remisiji, već i da su modifikovane imunske ćelije još uvek prisutne u njegovom organizmu. Iako ovo zvuči kao isečak iz romana naučne fantastike, danas je veliki broj pacijenata u istoj situaciji, zahvaljujući revolucionarnoj terapiji CAR T-ćelijama.
CAR T-ćelije su genetički modifikovane T-ćelije, tip ćelija koji pripada imunskom sistemu i ima veliki broj funkcija, među kojima je i detekcija i eliminacija inficiranih ćelija. Aktivacija T-ćelija mora biti strogo kontrolisan proces, jer u suprotnom dolazi do razvijanja autoimunih bolesti i oštećenja zdravih tkiva. One zahtevaju dva signala za svoje normalno funkcionisanje. Prvi podrazumeva interakciju T-ćelijskog receptora i antigena. T-ćelijski receptor je struktura na površini ovih ćelija koja prepoznaje delove patogena – antigene. Kada se antigen veže za receptor, dolazi do aktivacije unutarćelijskog signalnog dela receptora. Drugi signal je kostimulatorni signal i služi kao potvrda da je zaista u pitanju infekcija patogenom. Ovaj proces je posredovan drugim receptorom koji takođe ima unutarćelijski deo zaslužan za aktivaciju T-ćelija. Samo kada su oba signala prisutna, dolazi do umnožavanja T-ćelija i pokretanja imunskog odgovora. To podrazumeva pretraživanje organizma u potrazi za ćelijama koje na svojoj površini imaju isti antigen, njihovo prepoznavanje T-ćelijskim receptorima i eliminaciju.
Ilustracija mehanizma prepoznavanja tumorskog antigena pomoću CAR-a i aktivacije citotoksične funkcije T-ćelije.
Mehanizam funkcionisanja CAR T-ćelija je vrlo sličan i zasniva se na istim principima, samo što su u ovom slučaju drugačiji receptori i antigeni. Himerni antigenski receptor (engl. chimeric antigen receptor – CAR) je sintetički dizajniran protein koji ima ulogu da prepozna specifične površinske molekule koji se pojavljuju na ćelijama raka, nastao kao kombinacija delova različitih receptora. Sastoji se od 3 regiona, odnosno domena. Prvi je vanćelijski vezivni domen, konstruisan tako da prepoznaje i vezuje samo antigen od interesa. Nedostatak vezivnog domena običnih T-ćelijskih receptora je u tome što nisu u stanju da detektuju same molekule na površini ćelija, već zahtevaju komplikovaniji mehanizam koji uključuje dodatne korake. Kako bi se ovo zaobišlo, za vezujući domen CAR receptora se koriste posebni proteini imunskog sistema – antitela, koja se mogu modifikovati tako da prepoznaju određeni tumor-specifični antigen. Analogno običnim T-ćelijama, za aktivaciju CAR T-ćelija potrebna su takođe dva signala, signal T-ćelijskog receptora i kostimulatorni signal, zbog čega se sa unutarćelijske strane CAR receptora nalaze oba signalna domena. Između vezujućeg i signalnih domena je transmembranski domen koji ih povezuje i omogućava fleksibilno pomeranje vezivnog domena. Ovo olakšava interakciju receptora sa antigenom, povećavajući šansu za detektovanje ćelija raka, odnosno za aktivaciju CAR T-ćelija.
Struktura himernog antigenskog receptora – CAR
https://simbioza.bio.bg.ac.rs/wp-content/uploads/2026/01/4.png
Kako je himerni antigenski receptor po prirodi protein, moguće je spojiti DNK sekvence odgovorne za svaki domen u jedan molekul DNK. Ovo „uputstvo” za CAR receptor se unosi u T-ćelije, najčešće putem modifikovanog, umrtvljenog virusa. U praksi ceo postupak traje oko mesec dana. Prvo je potrebno izdvojiti T-ćelije iz krvi pacijenta procesom leukofereze. To je medicinska procedura koja podrazumeva filtraciju krvi kroz mašinu koja odvaja leukocite, među kojima su i T-ćelije, dok se ostale komponente (crvena krvna zrnca, plazma, trombociti) vraćaju u krvotok. Izdvojene T-ćelije se genetički modifikuju molekulom DNK koji nosi informaciju za sintezu CAR receptora. Nakon umnožavanja, izmenjene T-ćelije se transfuzijom unose u krvotok pacijenta, kako bi ciljano napadale ćelije raka.
Shematski prikaz procesa CAR-T terapije
https://simbioza.bio.bg.ac.rs/wp-content/uploads/2026/01/AP20FY2420CAR20T-Cell20Therapy20Desktop.jpg
Kao i u slučaju drugih pristupa lečenju malignih oboljenja, poput hemioterapije, i tretman CAR T-ćelijama može imati neželjene posledice. Antigeni koji se koriste za detekciju nekih tipova raka mogu da se nalaze i na ćelijama zdravih tkiva. Takođe, CAR T-ćelije mogu da aktiviraju i druge ćelije imunskog sistema, što dovodi do oslobađanja citokina, signalnih molekula koji pokreću imunski odgovor. U slučaju prekomerne aktivacije CAR T-ćelija, previsoke koncentracije citokina mogu imati štetne efekte po organizam, koje variraju od blage temperature, pa čak do otkazivanja organa.
Uprkos tome, terapija CAR T-ćelijama nalazi sve veću primenu u onkologiji. Kroz dalja istraživanja i primene, CAR T-ćelije imaju potencijal da transformišu pristup lečenju ne samo određenih tipova raka, već i pojedinih autoimunih oboljenja.
Literatura:
- Melenhorst, J. J., Chen, G. M., Wang, M., Porter, D. L., Chen, C., Collins, M. A., Gao, P., Bandyopadhyay, S., Sun, H., Zhao, Z., Lundh, S., Pruteanu-Malinici, I., Nobles, C. L., Maji, S., Frey, N. V., Gill, S. I., Tian, L., Kulikovskaya, I., Gupta, M., & Ambrose, D. E. (2022). Decade-long leukaemia remissions with persistence of CD4+ CAR T cells. Nature, 602(7897), 503–509. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04390-6
- Zhang, C., Liu, J., Zhong, J. F., & Zhang, X. (2017). Engineering CAR-T cells. Biomarker Research, 5(1). https://doi.org/10.1186/s40364-017-0102-y
- Jayaraman, J., Mellody, M. P., Hou, A. J., Desai, R. P., Fung, A. W., Pham, A. H. T., Chen, Y. Y., & Zhao, W. (2020). CAR-T design: Elements and their synergistic function. EBioMedicine, 58. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2020.102931
- Mazinani, M., & Rahbarizadeh, F. (2022). CAR-T cell potency: from structural elements to vector backbone components. Biomarker Research, 10(1). https://doi.org/10.1186/s40364-022-00417-w
- Rathi, D., Patel, N., & Satapathy, T. (2024). Chimeric Antigen Receptor T-Cells (CAR T-Cells): An Engineered Targeted Therapy for Treatment of Cancer. Journal of Drug Delivery and Therapeutics, 14(6), 274-286.
