अस्थमा एक पुरानी श्वसन संबंधी बीमारी है जो दुनिया भर में 300 मिलियन से ज़्यादा लोगों को प्रभावित करती है। बीमारी के सबसे गंभीर रूपों वाले लोगों के लिए, घरघराहट, खांसी और सांस फूलने जैसे दुर्बल करने वाले लक्षणों को प्रबंधित करने के लिए अक्सर दैनिक दवा की आवश्यकता होती है। जबकि हाल के वर्षों में विशिष्ट सूजन वाले मार्गों को लक्षित करने वाले बायोलॉजिक्स ने उपचार विकल्पों में सुधार किया है, वे केवल लक्षणों से राहत प्रदान करते हैं और उपचारात्मक नहीं हैं। रोगियों को छूट बनाए रखने के लिए आजीवन चिकित्सा जारी रखनी चाहिए - जो चिकित्सकीय और वित्तीय दोनों रूप से एक अस्थिर समाधान है।

बीजिंग में सिंघुआ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक वैकल्पिक दृष्टिकोण पाया है जो केवल एक ही उपचार से गंभीर अस्थमा को दीर्घकालिक छूट में ला सकता है: लंबे समय तक जीवित रहने वाली टी कोशिकाओं को एक साथ स्थिति के कई कारकों को लक्षित करने की अनूठी क्षमता के साथ तैयार करना। नेचर इम्यूनोलॉजी में प्रकाशित एक अध्ययन में, टीम ने बताया कि कैसे आनुवंशिक रूप से संशोधित प्रतिरक्षा कोशिकाओं को चिमेरिक एंटीजन रिसेप्टर (CAR) टी कोशिकाओं ने उन्हें अस्थमा में शामिल सूजन कोशिकाओं - इओसिनोफिल्स को खत्म करने में सक्षम बनाया - जबकि इंटरल्यूकिन-4 (IL-4) और IL-13, दो साइटोकिन्स के प्रभावों को भी अवरुद्ध किया जो वायुमार्ग की सूजन और रीमॉडलिंग को बढ़ावा देते हैं। जब अस्थमा के माउस मॉडल में डाला गया, तो इन बहु-कार्यात्मक "TIF" कोशिकाओं ने बिना पुनरावृत्ति के लंबे समय तक लक्षणों को कम किया।

वरिष्ठ लेखक मिन पेंग कहते हैं, "हमारे निष्कर्ष इस बात का प्रमाण प्रस्तुत करते हैं कि इंजीनियर्ड टी कोशिकाओं द्वारा एक सामान्य पुरानी बीमारी का इलाज किया जा सकता है।" "जीवन भर खुराक की आवश्यकता वाले मानक उपचारों की तुलना में, एक बार के प्रशासन से अस्थमा या अन्य स्थितियों में छूट प्राप्त करना पुरानी बीमारी के प्रबंधन में क्रांतिकारी बदलाव ला सकता है।"

गैर-कैंसर स्थितियों में सीएआर टी थेरेपी के लिए दो प्रमुख बाधाएं

जबकि CAR T सेल थेरेपी ने कुछ रक्त कैंसर के उपचार में उल्लेखनीय सफलता दिखाई है, गैर-घातक रोगों के लिए इस दृष्टिकोण को लागू करना अद्वितीय चुनौतियों का सामना करता है। सबसे पहले, ट्यूमर-विशिष्ट एंटीजन को लक्षित करके समाप्त किए जा सकने वाले कैंसर के विपरीत, पुरानी स्थितियों में लंबे समय तक स्वस्थ ऊतकों और अंगों के भीतर शारीरिक मार्गों में हेरफेर करना शामिल है। दूसरे, वर्तमान CAR T रेजिमेंस शरीर को "प्राइम" करने और T सेल गतिविधि को बढ़ाने के लिए कीमोथेरेपी के साथ गहन प्री-कंडीशनिंग पर बहुत अधिक निर्भर करता है - गैर-जीवन-धमकाने वाली बीमारियों के लिए एक रणनीति अस्वीकार्य है। ट्यूमर के बोझ या विषाक्त पूर्व-उपचार के बिना, मानक CAR T कोशिकाएँ पर्याप्त रूप से फैलने में विफल हो जाती हैं और स्थायी लाभ प्रदान करने के लिए लंबे समय तक बनी नहीं रहती हैं।

इन बाधाओं को दूर करने के लिए, पेंग की टीम ने गंभीर "टाइप 2-हाई" अस्थमा में शामिल ईोसिनोफिल्स पर ध्यान केंद्रित करने के लिए टी कोशिकाओं को इंजीनियर किया, उन्हें इन भड़काऊ कोशिकाओं पर व्यक्त इंटरल्यूकिन-5 रिसेप्टर α चेन (IL-5Rα) को पहचानने वाले काइमेरिक एंटीजन रिसेप्टर (CAR) से लैस करके। हालाँकि, "IL-5 CAR T कोशिकाओं" या "5T कोशिकाओं" के शुरुआती संस्करणों ने बिना किसी पूर्व-कंडीशनिंग के अस्थमा के अपरिवर्तित माउस मॉडल में डाले जाने पर ईोसिनोफिल्स का विस्तार या उन्मूलन नहीं किया। यह कीमोथेरेपी से कृत्रिम बढ़ावा के बिना गैर-कैंसर संदर्भों में प्रभावी ढंग से काम करने के लिए CAR T कोशिकाओं को प्राप्त करने की चुनौती की नकल करता है।

जीन संपादन के माध्यम से सीएआर टी कोशिकाओं को अमर-जैसे गुण प्रदान करना

इस सीमा को पार करने के लिए, शोधकर्ताओं ने चयनात्मक जीन संपादन के माध्यम से CAR T कोशिकाओं में “अमर-जैसे” गुणों को प्रेरित करने के अपने पिछले काम से प्रेरणा ली। उन्होंने दो जीनों, BCOR और ZC3H12A को लक्षित किया, और पाया कि CRISPR/Cas9 द्वारा उत्पन्न डबल नॉकआउट ने प्री-कंडीशनिंग कीमोथेरेपी पर निर्भरता को बायपास करने और लिम्फोसाइट-पूर्ण स्थितियों में भी मजबूती से विस्तार करने की क्षमता प्रदान की।

उनके IL-5 CAR T कोशिकाओं में समान BCOR/ZC3H12A उत्परिवर्तनों को शामिल करने से, जिन्हें "5TIF कोशिकाएँ" कहा जाता है, अब जलसेक के बाद जोरदार जनसंख्या वृद्धि की अनुमति देता है। अभिव्यक्ति विश्लेषण से पता चला कि 5TIF कोशिकाओं ने स्टेम-जैसी मेमोरी टी कोशिकाओं और समाप्त हो चुकी टी कोशिकाओं की संकर विशेषताएँ प्रदर्शित कीं - ऐसी विशेषताएँ जो उनकी दीर्घायु का आधार मानी जाती हैं। माउस मॉडल में, 5TIF कोशिकाओं ने एक वर्ष से अधिक समय तक ईोसिनोफिल्स को प्रभावी ढंग से समाप्त कर दिया, जिसमें कमी के कोई संकेत नहीं थे।

महत्वपूर्ण बात यह है कि 5TIF कोशिकाओं के माध्यम से ईोसिनोफिल्स को खत्म करने से अस्थमा के लक्षणों में केवल आंशिक राहत मिली, क्योंकि इस स्थिति में IL-4 और IL-13 द्वारा संचालित अनियमित प्रकार 2 प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएँ भी शामिल हैं। इस पर काबू पाने के लिए, टीम ने 5TIF कोशिकाओं को IL-4 म्यूटिन स्रावित करने के लिए इंजीनियर किया, एक प्रोटीन वैरिएंट जो IL-4 रिसेप्टर्स को प्रतिस्पर्धी रूप से बांधता है लेकिन डाउनस्ट्रीम सिग्नलिंग शुरू नहीं करता है। इन नई "5TIF4 कोशिकाओं" ने कमी के लिए ईोसिनोफिल्स को लक्षित किया और स्रावित म्यूटिन के माध्यम से IL-4/IL-13-मध्यस्थ सूजन को सक्रिय रूप से दबा दिया।

विभिन्न रोग मॉडलों में 5TIF4 कोशिकाओं का परीक्षण

अस्थमा के कई माउस मॉडल में प्रमुख नैदानिक परिदृश्यों की नकल करते हुए, 5TIF4 कोशिकाओं के एक एकल जलसेक ने अकेले 5TIF कोशिकाओं की तुलना में लक्षणों को कहीं अधिक मजबूती से कम किया। तीव्र, स्मृति और जीर्ण रोग वेरिएंट में ओवलब्यूमिन (OVA) या हाउस डस्ट माइट (HDM) चुनौती के माध्यम से ईोसिनोफिलिया और वायुमार्ग रीमॉडलिंग को प्रेरित करते हुए, 5TIF4 ने फेफड़ों की सूजन, फाइब्रोसिस, ईोसिनोफिल्स और भड़काऊ साइटोकिन्स को कम करने में 5TIF पर हावी रहा, जबकि बीमारी के फिर से बढ़ने के बाद भी लंबी अवधि के लिए IgE/IgG1 एंटीबॉडी उत्पादन को बाधित किया।

आश्चर्यजनक रूप से, 5TIF4 ने IL-4 म्यूटिन प्रोटीन-आधारित थेरेपी से बेहतर प्रदर्शन किया, जो वर्तमान में मुश्किल-से-नियंत्रण अस्थमा के लिए नैदानिक परीक्षणों में है, जो ऊतक-निवासी टी कोशिकाओं के माध्यम से टिकाऊ स्थानीय प्रोटीन अभिव्यक्ति प्राप्त करने की उनकी अद्वितीय क्षमता पर जोर देता है। इसके अलावा, अनुकूली प्रतिरक्षा से स्वतंत्र एक इंटरल्यूकिन-33-मध्यस्थ मॉडल में, 5TIF4 ने अभी भी ईोसिनोफिलिया और लक्षणों को दबा दिया, एंटीजन-विशिष्ट अनुकूली प्रतिक्रियाओं से परे बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया।

अंत में, रोकथाम के बजाय, स्थापित अस्थमा के मॉडल में 5TIF4 का प्रशासन करने से, वायुमार्ग की अतिसक्रियता जैसी विशेषताओं को उसी हद तक कम किया जा सकता है, जैसा कि पहले की बीमारी में था, जिससे स्थिति शुरू होने के बाद भी उनकी उपचारात्मक क्षमता की पुष्टि होती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि पारंपरिक कीमोथेरेपी-आधारित CAR T व्यवस्थाओं के विपरीत, किसी भी अध्ययन में कोई विषाक्तता या स्वप्रतिरक्षा नहीं देखी गई। साथ में, ये परिणाम गंभीर अस्थमा के लिए एक व्यवहार्य इलाज के रूप में एक साथ कई मार्गों को लक्षित करने वाली इंजीनियर CAR T कोशिकाओं की स्थिति बनाते हैं।

दृष्टिकोण को मानवीय बनाना

दृष्टिकोण की अनुवादनीयता को मान्य करने के लिए, शोधकर्ताओं ने मानव टी कोशिकाओं में समान 5TIF4 कार्यक्षमता को इंजीनियर करने के लिए अपनी जीन-संपादन रणनीति लागू की। स्वस्थ दाताओं से संवर्धित, IL-5 CAR, IL-4 म्यूटिन कैसेट और BCOR/ZC3H12A नॉकआउट को एकीकृत करके मानव "h5TIF4" कोशिकाओं का उत्पादन किया गया जो कृंतक संस्करणों को प्रतिबिंबित करते हुए प्रतिरक्षा-कमी वाले चूहों में दीर्घकालिक दृढ़ता, ईोसिनोफिल की कमी और म्यूटिन स्राव में सक्षम हैं। एकल-कोशिका ट्रांसक्रिप्शनल प्रोफाइलिंग ने h5TIF4 आबादी को लंबे समय तक जीवित रहने के लिए अनुकूल हाइब्रिड मेमोरी-थकावट हस्ताक्षर बनाए रखने का खुलासा किया।

मानव कोशिकाओं का उपयोग करके स्थापित इस अवधारणा के प्रमाण के साथ, पेंग का मानना है कि उनका दृष्टिकोण एक ही जलसेक के माध्यम से गंभीर अस्थमा, साथ ही अन्य पुरानी इओसिनोफिलिक बीमारियों से आजीवन मुक्ति प्रदान कर सकता है। एक दशक से अधिक समय तक इंजेक्शन की आवश्यकता वाले स्थापित बायोलॉजिक्स की तुलना में, एक बार की सेल थेरेपी से छूट प्राप्त करना रोगी के जीवन की गुणवत्ता को बदल देगा। आगे की खोज और बारीक-बारीकियों की आवश्यकता होने के बावजूद, यह अध्ययन एक उत्साहजनक सिद्धांत का प्रमाण प्रस्तुत करता है कि इंजीनियर टी कोशिकाएँ उन स्थितियों के लिए उपचार प्रदान कर सकती हैं जिन्हें वर्तमान में केवल आजीवन दवा कॉकटेल के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है। शोधकर्ताओं ने अस्थमा और संबंधित रोगियों को दैनिक रोग प्रबंधन के बोझ से अंततः मुक्त करने के लक्ष्य के साथ नैदानिक परीक्षण की ओर इस रणनीति को आगे बढ़ाने की योजना बनाई है।