الربو هو حالة تنفسية مزمنة تصيب أكثر من 300 مليون شخص في جميع أنحاء العالم. بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من أشد أشكال المرض، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى أدوية يومية للسيطرة على الأعراض المنهكة مثل الصفير والسعال وضيق التنفس. وعلى الرغم من أن الأدوية البيولوجية التي تستهدف مسارات التهابية محددة قد حسّنت خيارات العلاج في السنوات الأخيرة، إلا أنها لا توفر سوى تخفيف الأعراض وليست علاجية. يجب على المرضى الاستمرار في العلاج مدى الحياة للحفاظ على الهدوء - وهو حل غير مستدام من الناحيتين الطبية والمالية.

ربما توصل باحثون في جامعة تسينغهوا في بكين إلى نهج بديل يمكن أن يدفع الربو الحاد إلى مغفرة طويلة الأمد بعلاج واحد فقط: هندسة خلايا تائية طويلة العمر ذات قدرة فريدة على استهداف العديد من العوامل المسببة للحالة في وقت واحد. في دراسة نُشرت في مجلة Nature Immunology، يصف الفريق كيف أن تعديل الخلايا المناعية وراثيًا التي تسمى الخلايا التائية لمستقبلات المستضدات الخيمرية (CAR) مكّنهم من القضاء على الحمضات - وهي خلايا التهابية متورطة في الربو - بينما تمنع أيضًا تأثيرات الإنترلوكين 4 (IL-4) و IL-13، وهما نوعان من السيتوكينات التي تغذي التهاب مجرى الهواء وإعادة تشكيله. عندما تم حقن هذه الخلايا متعددة الوظائف في نماذج الفئران المصابة بالربو، خففت هذه الخلايا متعددة الوظائف من الأعراض بشكل دائم لفترات طويلة دون تكرار الإصابة.

"يقول المؤلف الرئيسي مين بينغ: "تُظهر النتائج التي توصلنا إليها إثبات مفهوم إمكانية علاج مرض مزمن شائع شائع عن طريق الخلايا التائية المهندسة. "بالمقارنة مع العلاجات القياسية التي تتطلب جرعات مدى الحياة، فإن تحقيق الشفاء من الربو أو غيره من الحالات المرضية بإعطاء جرعة واحدة يمكن أن يُحدث ثورة في إدارة الأمراض المزمنة."

عقبتان رئيسيتان أمام العلاج CAR T في الحالات غير السرطانية

في حين أظهرت علاجات الخلايا التائية CAR نجاحًا ملحوظًا في علاج بعض أنواع سرطانات الدم، فإن تطبيق هذا النهج على الأمراض غير الخبيثة يطرح تحديات فريدة من نوعها. أولاً، على عكس السرطانات التي يمكن القضاء عليها عن طريق استهداف المستضدات الخاصة بالورم، فإن الحالات المزمنة تنطوي على التلاعب بالمسارات الفسيولوجية داخل الأنسجة والأعضاء السليمة على المدى الطويل. ثانيًا، تعتمد أنظمة CAR T الحالية بشكل كبير على التكييف المسبق المكثف مع العلاج الكيميائي "لتهيئة" الجسم وتعزيز نشاط الخلايا التائية - وهي استراتيجية غير مقبولة للأمراض غير المهددة للحياة. فبدون عبء الورم أو العلاجات المسبقة السامة، تفشل الخلايا التائية القياسية CAR T في التوسع بشكل كافٍ ولا تستمر لفترة طويلة بما يكفي لتوفير فوائد دائمة.

وللتغلب على هذه العقبات، قام فريق بينغ بهندسة الخلايا التائية لتستقر على الحمضات المتورطة في حالات الربو الحاد "النوع الثاني العالي"، وذلك من خلال تزويدها بمستقبلات مستضد خيمرية (CAR) تتعرف على سلسلة مستقبلات إنترلوكين-5 ألفا (IL-5Rα) المعبر عنها في هذه الخلايا الالتهابية. ومع ذلك، لم تفلح الإصدارات الأولية من "الخلايا التائية المستقبلة لمستقبلات المستضدات التائية لمستقبلات المستضدات التائية لإنترلوكين-5" أو "خلايا 5T" في توسيع أو القضاء على الحمضات عند حقنها في نماذج الفئران غير المعدلة للربو دون تكييف مسبق. كان هذا يحاكي التحدي المتمثل في جعل الخلايا التائية CAR T cells تعمل بفعالية في سياقات غير سرطانية دون التعزيز الاصطناعي من العلاج الكيميائي.

منح خلايا CAR T cells خصائص شبيهة بخلايا CAR التائية الخالدة من خلال التعديل الجيني

وللتغلب على هذا القيد، استلهم الباحثون من عملهم السابق في استحداث خصائص "شبيهة بالخلود" في الخلايا التائية CAR T cells من خلال التعديل الجيني الانتقائي. واستهدفوا جينين هما BCOR وZC3H12A، ووجدوا أن الضربة القاضية المزدوجة التي تم إنشاؤها بواسطة CRISPR/Cas9 منحت القدرة على تجاوز الاعتماد على العلاج الكيميائي قبل التكييف والتوسع بقوة حتى في ظروف الخلايا اللمفاوية الكاملة.

وقد سمح إدخال نفس طفرات BCOR/ZC3H12A في الخلايا التائية التائية ذات الخلايا التائية ذات الذاكرة التائية المستندة إلى IL-5، والتي أطلق عليها اسم "خلايا 5TIF"، بنمو قوي للخلايا التائية بعد التسريب. أظهر تحليل التعبير أن خلايا 5TIF أظهرت سمات هجينة لخلايا الذاكرة التائية الشبيهة بالخلايا التائية الجذعية والخلايا التائية المنهكة - وهي خصائص يُعتقد أنها تكمن وراء طول عمرها. في نماذج الفئران، قضت خلايا "5TIF" بشكل فعال على الحمضات لأكثر من عام دون أي علامات على التناقص.

والأهم من ذلك، فإن مجرد القضاء على الحمضات من خلال خلايا 5TIF لم يوفر سوى تخفيف جزئي لأعراض الربو، حيث أن الحالة تنطوي أيضًا على استجابات مناعية غير منظمة من النوع الثاني مدفوعة بـ IL-4 و IL-13. وللتغلب على هذه المشكلة، قام الفريق بتصميم خلايا "5TIF" لإفراز بروتين "IL-4 mutein" وهو نوع بروتيني متغير يرتبط بشكل تنافسي بمستقبلات IL-4 ولكنه لا يبدأ الإشارات النهائية. وقد استهدفت هذه "خلايا 5TIF4" الجديدة كلاً من الحمضات لاستنزافها وقمعت بفعالية الالتهاب بوساطة IL-4/IL-13 بوساطة IL-13 من خلال بروتين كتم الصوت المفرز.

اختبار خلايا 5TIF4 في نماذج مرضية متعددة

عبر العديد من نماذج الفئران المصابة بالربو التي تحاكي السيناريوهات السريرية الرئيسية، خفف تسريب واحد من خلايا 5TIF4 من الأعراض بشكل أقوى بكثير من خلايا 5TIF وحدها. في المتغيرات المرضية الحادة والذاكرة والمزمنة التي تحفز فرط الحمضات وإعادة تشكيل مجرى الهواء من خلال تحدي عث غبار المنزل (OVA)، هيمنت خلايا 5TIF4 على 5TIF في الحد من التهاب الرئة والتليف والحمضات والسيتوكينات الالتهابية مع تثبيط إنتاج الأجسام المضادة IgE/IgG1 لفترات طويلة حتى بعد تفاقم المرض.

من المثير للدهشة أن 5TIF4 تفوق على العلاج القائم على بروتين IL-4 القائم على بروتين كتم الصوت الموجود حاليًا في التجارب السريرية للربو الذي يصعب السيطرة عليه، مما يؤكد قدرته الفريدة على تحقيق تعبير بروتيني محلي دائم من خلال الخلايا التائية المقيمة في الأنسجة. وعلاوة على ذلك، في نموذج بوساطة الإنترلوكين-33 المستقل عن المناعة التكيفية، لا يزال 5TIF4 يكبح الحمضات والأعراض، مما يدل على تعدد الاستخدامات التي تتجاوز الاستجابات التكيفية الخاصة بالمستضد.

أخيرًا، خفف إعطاء 5TIF4 لنموذج من الربو الراسخ، وليس كوسيلة وقاية، من سمات مثل فرط تفاعل مجرى الهواء بنفس الدرجة التي كانت موجودة في المرض السابق، مما يؤكد إمكاناتها العلاجية حتى بعد ظهور الحالة. والأهم من ذلك، لم تلاحظ أي سمية أو مناعة ذاتية في أي دراسة، على عكس نظم العلاج الكيميائي التقليدية القائمة على العلاج الكيميائي CAR T. وتضع هذه النتائج مجتمعةً الخلايا التائية المهندسة CAR T التي تستهدف مسارات متعددة في وقت واحد كعلاج قابل للتطبيق للربو الحاد.

إضفاء الطابع الإنساني على النهج

وللتحقق من قابلية ترجمة هذا النهج، قام الباحثون بتطبيق استراتيجية التعديل الجيني لهندسة نفس وظيفة 5TIF4 في الخلايا التائية البشرية. من متبرعين أصحاء، أنتج دمج كاسيت IL-5 CAR، وكاسيت IL-4 mutein، وBCOR/ZC3H12A، خلايا بشرية "h5TIF4" قادرة على الثبات على المدى الطويل، واستنزاف الحمضات وإفراز الكتم في الفئران التي تعاني من نقص المناعة، مما يعكس نسخ القوارض. كشف التنميط النسخي للخلية الواحدة عن مجموعات "h5TIF4" التي تحافظ على بصمة استنفاد الذاكرة الهجينة التي تساعد على البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة.

ومع إثبات صحة هذا المفهوم باستخدام الخلايا البشرية، يعتقد بينغ أن نهجهم يمكن أن يوفر مغفرة مدى الحياة من الربو الحاد، وكذلك الأمراض اليوزينية المزمنة الأخرى، من خلال حقنة واحدة. وبالمقارنة مع العلاجات البيولوجية الراسخة التي تتطلب أنظمة حقن تتجاوز عقدًا من الزمن، فإن تحقيق مغفرة من العلاج بالخلايا لمرة واحدة من شأنه أن يغير نوعية حياة المريض. وفي حين أن هذه الدراسة تتطلب المزيد من الاستكشاف والضبط الدقيق، إلا أنها تمثل دليلاً مشجعاً على أن الخلايا التائية المهندسة قد توفر علاجات للحالات التي لا يمكن علاجها حالياً إلا من خلال مجموعات من الأدوية التي تدار مدى الحياة. يخطط الباحثون لمواصلة تطوير هذه الاستراتيجية نحو الاختبار السريري بهدف تحرير مرضى الربو والمرضى ذوي الصلة في نهاية المطاف من عبء إدارة المرض اليومي.