ایمنی درمانیدارو رسانیسرطانمعرفی فناوری

تکنولوژی‌های جدید در ایمنی درمانی سرطان

ایمنی درمانی سرطان، راه‌های درمان سرطان را به کلی تغییر داد، زیرا برخلاف شیمی درمانی و سایر روش‌هایی که مستقیماً سلول‌های سرطانی را هدف قرار داده و نابود می‌کنند، در این روش، بیشتر بر روی واکنش‌های ضدتوموری تمرکز می‌شود. این روش سبب فعال یا تقویت شدن سیستم ایمنی می‌شود تا ازطریق مکانیسم‌هایی که درحالت عادی در بدن وجود دارد، با سلول‌های سرطانی مبارزه شود.


اولین محصول ایمنی درمانی که برای سرطان به بازار آمد، نسخه نوترکیبی از اینترفرون آلفا (IFNα) بود که در سال 1986 برای درمان لوسمی سلول مویی، به تأیید سازمان غذا و دارو (FDA) رسید. بعضی از افرادی که با این روش درمانی تیمار شدند، بهبودی جزئی یافتند اما چون دوره درمانی IFNα کوتاه است، آنالوگ‌های پورین -به عنوان خط مقدم درمان برای لوسمی سلول مویی- جایگزین آن‌ها شدند. کمی بعد، اینترلوکین-2 (IL-2) نوترکیب برای ایمنی درمانی سرطان معرفی شد که در سال 1992 برای سرطان کلیه متاستاتیک و در سال 1998 برای ملانومای متاستاتیک به تأیید FDA رسید. این روش در ابتدا با استقبال خوبی مواجه شد چرا که در برخی بیماران، پاسخ‌های مطلوب و کاملی ایجاد می‌کرد. اما از آن‌جایی که IL-2 نیمه عمر کوتاهی دارد، برای اثرگذاری آن، باید دوز بالا استفاده شود که سبب بروز عوارض جانبی ازجمله سندروم آزادسازی سیتوکین و سندروم نشت عروق می‌شود. هرچند بررسی‌های بالینی ابتدایی، این روش‌ها را امیدوارکننده نشان می‌داد اما پیشرفت در ایمنی درمانی سرطان در اوایل هزاره دوم سرعت بسیار کمی پیدا کرد که علت آن، شکست‌هایی بود که در کارآزمایی بالینی بسیاری از واکسن‌های سرطان رخ می‌داد.

پس از گذشت یک دهه از کارآزمایی‌های نسبتاً ناموفق بالینی واکسن‌های سرطان، اولین واکسن سرطان در سال 2010 برای سرطان پروستات تأیید شد: sipuleucel-T (یک روش درمان مبتنی بر سلول‌های دندریتی اوتولوگ) اما در مرحله بالینی دچار اختلالاتی شد. کمی بعد، ipilimumab معرفی شد، یک مهارکننده نقاط وارسی که در سال 2011 برای ملانومای پیشرفته تأیید شد؛ این دارو یک آنتی بادی مونوکلونال (mAb) است که آنتی ژن 4 لنفوسیت‌های تی (CTLA4) سایتوتوکسیک را هدف قرار می‌دهد. طی سال‌های آتی، چندین روش نوین ایمنی درمانی دیگر معرفی شد که به مرحله بالینی رسید؛ به عنوان مثال: سایر آنتی بادی‌های مونوکلونال مهارکننده نقاط وارسی که مرگ سلولی برنامه ریزی شده1 (PD-1) یا لیگاند آن، یعنی PD- L1 را هدف قرار می‌داد؛ هم‌چنین اولین روش‌های درمانی CAR T (گیرنده آنتی ژنی کایمریک سلول‌های T). می‌توان ظهور روش‌های ipilimumab و CAR T را نقطه عطفی در ایمنی درمانی سرطان یافت، چنان که مجله Science در سال 2013 آن را موفقیت بزرگ سال نامید. امروزه روش‌های ایمنی درمانی سرطان بسیاری وجود دارد که بساری از آن‌ها وارد مرحله کارآزمایی بالینی شده اند. این روش‌ها به چند دسته تقسیم می‌شوند ازجمله: مهارکننده نقاط وارسی، سیتوکین‌های مهارکننده لنفوسیت‌ها، سلول‌های CAR T و سایر روش‌های سلولی، آنتی‌بادی‌هایی علیه گیرنده‌های کمک تحریکی، واکسن‌های سرطان، ویروس‌های سرطان کش و آنتی‌بادی‌هایی با فعالیت دوگانه.

علیرغم تمام پیش‌رفت‌های صورت گرفته، استفاده از ایمنی درمانی در بالین با چالش‌هایی مواجه است که هم به کارآمدی این روش مرتبط است و هم به سلامت آن. از آن‌جایی که این روش تنها در برخی از بیماران نتیجه می‌دهد لذا نمی‌توان کارآمدی این روش را با قاطعیت اثبات کرد. بنابراین ایمنی درمانی مخصوص بیمار، طرفداران زیادی پیدا کرد که مبتنی بر بیان بیومارکرها در سلول‌های سرطانی است و چندین استراتژی درمانی را در بیمار پیش می‌گیرد تا نتیجه مطلوب‌تری حاصل شود.

اخیراً اکثر ایمنی درمانی‌های سرطانی در سرطان‌های مربوط به خون بررسی می‌شود چراکه در تومورهای جامد، محدودیت‌هایی مانند متراکم بودن محیط اطراف تومور وجود دارد. در چند سال اخیر چندین روش ایمنی درمانی مانند فعال کردن سایتوکاین‌ها و آنتی بادی‌های مونوکلونال برای انسداد نقاط وارسی، برای درمان تومورهای جامد نیز به تأیید FDA رسیدند. لازم به ذکر است درمان با سلول‌های CAR T هنوز برای تومورهای جامد به تأیید FDA نرسیده است اما محققان به دنبال آن هستند که این امر را تحقق بخشند. در ارتباط با ارزیابی سلامت این روش، باید اشاره کرد که ایمنی درمانی ممکن است عوارض جانبی خود ایمنی را در برخی بیماران به همراه داشته باشد که سبب آسیب به بافت‌های سالم خواهد شد. چندین روش درمانی مانند درمان با IL-2 می‌توانند سبب بروز سندروم آزاد سازی سیتوکین و یا سندروم نشت عروقی شوند که منجر به افت فشار شدید، تب، از کار افتادگی کلیه و سایر عوارض جانبی شوند که به‌طور بالقوه کشنده هستند.

روش‌های نوین ایمنی درمانی، بر محل و نحوه دریافت دارو تمرکز می‌کنند که باعث می‌شود هدف گذاری دارو دقیق‌تر بوده و با دقت بیش‌تری به تومور و یا سلول ایمنی مورد هدف برسد، لذا عوارض کمتری هم بروز خواهد کرد. بدین منظور، محققان به دنبال بهبود زمینه‌های مختلف در ایمنی درمانی مانند نانوذرات، ایمپلنت‌ها، داربست‌ها، مواد بیولوژیکی و زمینه‌های مبتنی بر سلول هستند. برای بهبود تکنولوژی‌های دریافت دارو، مواد مختلفی استفاده می‌شوند ازجمله لیپیدها، پلیمرها و فلزات که می‌توان به مقالات مرتبط با آن‌ها رجوع کرد. زمینه‌های دریافت دارو مزایای درمانی بسیاری دارند و ما در این مطالعه به دنبال جواب این سؤال هستیم که چگونه می‌توان از این زمینه‌ها برای سالم‌تر کردن و مؤثرتر کردن ایمنی درمانی سرطان استفاده کرد. اول از همه می‌توان از این روش‌ها برای حفاظت از دارو تا رسیدن به محل استفاده کرد، ثانیاً اینکه می‌توان بااستفاده از آن، سیستم دریافت دارو را ازنظر زمانی و مکانی کنترل کرد و اگر محرک‌هایی مانند pH، نور و یا فراصوت برای فعال شدن دارو نیاز است می‌توان آن را همراه دارو قرار داد به گونه‌ای که تنها در هدف عمل کرده و دارو را فعال سازند. هم‌چنین ایمپلنت‌ها برای بهبود بخشیدن هدف‌گیری و کنترل داروها مناسب هستند و درمان‌های مبتنی بر سلول برای کمتر کردن سمیت‌هایی که به دنبال عرضه سیستمیک رخ می‌دهند، مناسب می‌باشند.

در این مطالعه سعی شده است دسته‌های اصلی روش‌های ایمنی درمانی سرطان، هم‌چنین وضعیت بالینی، فواید و ضررهای آن‌ها نیز مورد بررسی قرار گیرد، سپس به زمینه‌های تحویل دارو که برای غلبه بر مشکلات موجود در مرحله بالینی مطرح شده است پرداخته خواهدشد. هدف نهایی از این مطالعه این است که دید وسیعی از چگونگی مهندسی کردن روش‌های تحویل دارو ارائه دهد تا سبب بهبود کیفیت و سلامت ایمنی درمانی برای سرطان شود.
ایمنی درمانی‌های سرطان که به تصویب سازمان غذا و داروی آمریکا رسیده است:

درماننوعسرطان‌های تأیید شدهاولین سال تأیید
مهار کننده نقاط وارسی   
IpilimumabCTL A4 mAbملانوما2011
PembrolizumabPD-1 mAbملانوما، سرطان ریه سلول غیر کوچک، لنفوم هاجکین، سرطان معده پیشرفته، سرطان با ناپایداری میکروستلایت بالا، سرطان سر و گردن و سرطان مثانه اوروتلیال پیشرفته2014
NivolumabPD-1 mAbملانوما، سرطان مثانه، لنفومای هاجکین Classical، سرطان کولورکتال، سرطان کبد، سرطان ریه سلول غیر کوچک، سرطان کلیه، سرطان سلول‌های فلسی در سرطان‌ سر و گردن و سرطان اوروتلیال2014
AtezolizumabPD- L1 mAbسرطان اوروتلیال و سرطان ریه سلول غیر کوچک2016
AvelumabPD- L1 mAbکارسینومای سلول‌های Merkel و سرطان اوروتلیال 2017
DurvalumabPD- L1 mAbسرطان اوروتلیال و سرطان ریه سلول غیر کوچک2017
سایتوکاین‌هایی برای تقویت لنفوسیت‌ها   
Intron AIFNα2b نوترکیبلوسمی سلول مویی، ملانوما، لنفوم فولیکار، سارکوم کاپوسی مرتبط با ایدز1986
Roferon- AIFNα2a نوترکیبلوسمی سلول مویی، لوسمی مزمن میلوئیدی و سارکوم کاپوسی مرتبط با ایدز1986
AldesleukinIL-2 نوترکیبملانوما و سرطان کلیه1992
Imiquimodفعال کننده TNF و IL-12 و تولید IFNγسرطان سلول پایه‌ای2004
درمان‌های سلول‌های T مهندسی شده   
TisagenlecleucelCD19 مخصوص سلول‌های CAR Tلوسمی لنفوئیدی حاد سلول B و لنفومای غیرهاجکین2017
Axicabtagene ciloleucelCD19 مخصوص سلول‌های CAR Tلنفوم سلولB بزرگ2017
واکسن‌ها   
Sipuleucel- TPBMS (سلول تک هسته‌ای خون محیطی) اوتولوگ فعال شده با PAP–GM- CSF انسانی (PAP = prostatic acid phosphatase)سرطان پروستات 2010
Bacillus Calmette–Guérinنژادی از Mycobacterium tuberculosis واریانت bovisسرطان مثانه 1990
ویروس‌های سرطان کش   
Talimogene laherparepvec دستکاری ژنتیکی شده که برای همانندسازی درون تومور و تولید GM- CSF طراحی شده استملانوما2015
آنتی بادی‌هایی با فعالیت دوگانه   
Blinatumomab
آنتی بادی دوگانه CD19 و CD3لوسمی لنفوئیدی حاد سلول B2014

ویژگی‌های استراتژی‌های تحویل دارو برای ایمنی درمانی سرطان:

تکنولوژی تحویل دارودسته‌های ایمنی درمانیفوایدمحدودیت‌ها
تحویل درون تنی نانوذرات به سلول‌های ایمنی

سیتوکین‌ها

مهارکننده‌های نقاط وارسی

آنتی بادی‌های رقابتی

سلول‌های T مهندسی شده

عامل‌دار کردن سطحی همراه با عوامل هدف

تحویل موضعی (Localized)

محافظت از محموله

آزاد سازی بی‌موقع دارو

ثبات نانوذرات

تحویل به ارگان‌های پاکسازی غیرهدف

سمیت سیستمیک

عامل‌دار کردن برون تنی سلول T همراه با نانوذرات

سیتوکین‌ها

واکسن‌ها

سلول‌های T مهندسی شده

نفوذ به درون تومور

بهبود تحویل دارو

قابلیت مهندسی در شرایط برون تنی و درون تنی

طولانی بودن زمان تولید

مقاطع کوتاه ازادسازی دارو

ایجاد مرگ سلولی بعد از عملکرد

مهندسی پیچیده

سیستم‌های آزادسازی کنترل شده

سیتوکین‌ها

مهارکننده‌های نقاط وارسی

آنتی بادی‌های رقابتی

خط زمانی گسترده درمان

محافظت از محموله

دوز کم مورد نیاز

پس از تزریق درون رگی، در محل تحویل داده می‌شود

مشکل بودن کنترل مقاطع آزادسازی

سمیت‌هایی که به سبب آزاد سازی در محل اشتباه رخ می‌دهد

تاحدی به جراحی ایمپلنت نیاز دارد

اسیدی شدن می‌تواند سبب نابودی محموله شود

داربست‌های کاشت مواد بیولوژیکی

سیتوکین‌ها

واکسن‌ها

سلول‌های T مهندسی شده

فعالیت در سلول‌های دندریتیک

تحویل به سلول‌های دندریتیک جاذب

عامل‌دار شدن ایمپلنت با آنتی ژن

مقاطع آزادسازی کنترل شده

فراهم کردن ساختار فیزیکی برای سلول‌ها

سمیت بالقوه از مواد ایمپلنت

نیاز به تعریف کردن آنتی ژن‌های خاص

پس زدن بالقوه بار کمکی

نیاز به جراحی داشتن

داربست‌های قابل تزریق ساخته شده از مواد بیولوژیکی

سیتوکین‌ها

مهارکننده‌های نقاط وارسی

نئوآنتی ژن‌ها

تهاجم حداقلی

بدون نیاز به جراحی

آزادسازی کنترل شده‌ی بار لود شده

تحویل مستقیم به تومور

در مراحل ابتدایی پیشرفت است

به ویژگی‌های گسترده‌ای برای مقطع تجزیه زیستی نیاز دارد

ممکن است به سوزن‌های بزرگ نیاز داشته باشد

سیستم‌های دریافت تراپوستی

مهارکننده‌های نقاط وارسی

نئوآنتی ژن‌ها

آزادسازی پایدار

نیاز به دوز کم

تحویل مستقیم به تومور

تهاجم حداقلی

بیوریسپانسیو

ناحیه درمانی کوچک

دسترسی زیستی و زیست سازگاری ناشناخته

تنها برای تومورهای نزدیک پوست قابل استفاده است

مهندسی پیچیده

انواع ایمنی درمانی سرطان

در این مقاله، پنج دسته از روش‌های ایمنی درمانی که برای سرطان به‌کار برده می‌شود به اختصار توضیح داده خواهد شد، این پنج دسته شامل موارد زیر است:

• مهارکننده‌های نقاط وارسی
• سیتوکین‌های تحریک کننده‌ی لنفوسیت‌ها
• سلول‌های T مهندسی شده مانند CAR T یا سلول‌های T با گیرنده‌های مهندسی شده
• آنتی بادی‌های رقابتی برای گیرنده‌های کمک تحریکی (co-stimulatory)
• واکسن‌های سرطان

مهارکننده‌های نقاط وارسی

مهارکننده‌های نقاط وارسی، از شناخته شده‌ترین روش‌های ایمنی درمانی هستند. دو نوع از مهار نقاط وارسی از انواع دیگر آن رایج‌تر است: PD-1/PD- L1 و مهار CTLA4.

در حالت فیزیولوژیک، نقاط وارسی سبب بروز پاسخ‌های ایمنی مناسب و حفاظت از بافت‌های سالم دربرابر حملات ایمنی می‌شوند. زمانی که سلول‌های T فعال می‌شوند (مثلاً در مواجهه با التهاب) PD-1 را بیان می‌کنند که در تشخیص سلول‌های بیگانه و سرطانی به آن‌ها کمک می‌کند. سلول‌های تومور برای رهایی از این حمله، PD- L1 را بیان می‌کنند که به PD-1 موجود در سطح سلول‌های T متصل شده و آن را غیرفعال می‌کند؛ بنابراین می‌توان از مونوکلونال آنتی بادی‌هایی (mAbs) استفاده کرد که این اتصال را هدف قرار می‌دهند و از این طریق سبب نابودی سلول‌های تومور می‌شوند.

یکی دیگر از نقاط وارسی ایمنی، CTLA4 است؛ CTLA4 یک ملکول کمک مهارکننده است که میزان فعالیت سلول‌های T را تنظیم می‌کند. تعامل بین CTLA4 و لیگاند آن _CD80 و CD86_ مانع از فعالیت سلول‌های T شده و به رشد تومور کمک می‌کند؛ پس می‌توان با جلوگیری از ایجاد این تعامل، سلول‌های T را هم‌چنان فعال نگاه داشت و سبب نابودی تومورها شد؛ البته مکانیسم‌های سلولی این روش هم‌چنان درحال بررسی است.

استفاده از این روش‌ها در بالین در چندسال اخیر رشد زیادی داشته و مقایسه این روش‌ها با روش‌های سنتی شیمی درمانی نشان داده است که تاکنون پنج مهارکننده برای واکنش اول و یک مهارکننده برای واکنش دوم برای درمان انواع سرطان‌ها نتایج مطلوبی داشته است و در برخی موارد این روش را در ترکیب با سایر روش‌ها به کار می‌برند.

اما ارائه سیستمیک این داروها می‌تواند عوارض جانبی شدیدی به دنبال داشته باشد؛ ضمن اینکه تمام بیماران به این روش درمانی، پاسخ مثبت نمی‌دهند. ازجمله مسائل مهم، محیط اطراف تومور است که در هر فرد، درجات مختلفی از واکنش‌های سرکوب کننده سیستم ایمنی را داراست و برای غلبه بر آن، نیازمند روش‌های نوینی هستیم؛ لذا انواع محدودیت‌هایی که در این روش وجود دارد ما را به شناخت سایر روش‌ها سوق می‌دهد.

سایتوکین‌ها

سایتوکین‌ها اولین دسته از روش‌های ایمونوتراپی بودند که به بالین راه یافتند و آن هم زمانی بود که در سال 1986 درمان با IFNα نوترکیب مورد موافقت قرار گرفت. تفاوت سایتوکین‌ها با دسته قبلی این است که تزریق سایتوکین‌ها، به‌طور مستقیم، سبب رشد و فعالیت سلول‌های ایمنی می‌شود.

سه دسته از سایتوکین‌هایی که برای ایمنی درمانی به‌کار می‌روند شامل اینترفرون‌ها، اینترلوکین‌ها و فاکتور محرک کلنی ماکروفاژ-گرانولوسیت (GM-CSF) هستند. اینترفرون‌ها به طور طبیعی به‌دنبال مواجهه‌ی سلول‌های ایمنی با پاتوژن‌های میکروبی آزاد شده و سبب بالغ شدن برخی سلول‌های ایمنی مانند ماکروفاژها، سلول‌های کشنده طبیعی، لنفوسیت‌ها و سلول‌های دندریتیک می‌شوند. عملکرد اینترفرون‌ها می‌تواند درنهایت مانع از رگ‌زایی در فضای تومور خارج سلولی شود.

اینترلوکین‌ها سبب فعالیت و رشد سلول‌های T از نوع +CD4 و +CD8 می‌شوند. درنهایت، عملکرد فاکتور محرک کلنی ماکروفاژ-گرانولوسیت از دو روش، پاسخ ایمنی را ایجاد می‌کند: بهبود هومئوستاز سلول‌های T و تقویت تمایز سلول‌های دندریتیک.

محققان هم‌چنین به دنبال یافتن آگونیستی هستند که سلول‌های ایمنی را ازطریق مکانیسم‌های خارج سلولی فعال کند؛ مثلاً مهارکننده‌ها‌ی گیرنده نوع1 TGFβ یا TGFβR1 مانند SD-208. هم‌چنین آگونیست ریزملکول TLR7/TLR8 به طور مستقیم سلول‌های فعال کننده آنتی ژن (APCs) را فعال می‌کند تا فعالیت ضدتوموری تقویت شود؛ هم‌چنین آگونیست‌های ژن محرک اینترفرون‌ها (APCs) به منظور اهدافی ازجمله تولید پیش التهابی سایتوکین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند .

سه سایتوکین نوترکیب فعال کننده سیستم ایمنی برای ایمنی درمانی سرطان تأیید شده اند و تعداد زیادی هم مانند IL-17 و IL-15 درحال بررسی در فاز بالینی می‌باشند. IL-15 و IL-21 نسبت به IL-2 عوارض جانبی کم‌تری دارند. محققان درحال بررسی اثر روش‌های درمانی به‌صورت ترکیبی هستند تا اثر منفی روش‌های درمانی با دوز بالای دارو را کاهش دهند.

سلول‌های T مهندسی شده: CAR T و TCRTCs

اخیراً سلول‌های CAR T توجه زیادی را به خود جلب کرده اند، چرا که هم در بالین موفق بوده اند و هم تأییدیه FDA را دریافت کرده‌اند. برای دستیابی به سلول‌های CAR T، سلول‌های T از خون بیمار استخراج شده و به‌گونه‌ای دستکاری ژنتیکی می‌شوند که گیرنده‌های آنتی‌ژن کایمری (CAR) را که مخصوص آنتی‌ژن‌های موجود در سطح تومور هستند، بیان کنند. سپس این سلول‌های مهندسی شده دوباره به خون بیمار بازگردانده می‌شوند و با شناسایی آنتی‌ژن‌های موجود در سطح تومور، سبب نابودی تومور می‌شوند. برخلاف سایر روش‌های درمانی، ظاهراً این روش اثرگذاری طولانی مدت دارد و سلول‌های مهندسی شده، تا بیش از یک دهه به فعالیت خود ادامه می‌دهند. بیماران زیادی با این روش بهبودی یافته‌اند اما اثر طولانی مدت آن، هم‌چنان درحال بررسی است. از نکات قابل توجه این است که این روش، پرهزینه، پیچیده و زمان‌بر است و در برخی موارد (مانند درمان تومورهای جامد با محیط ناملایم) باید از چندین روش استفاده شود.

هدف ابتدایی برای سلول‌های CAR T، مارکر CD19 بود، چرا که ژن آن در لوسمی سلول‌های B و لنفوم به دفعات، بیان می‌شود، اما از آن‌جایی که بیان آن به‌طور طبیعی نیز اتفاق می‌افتد، کاهش سلول‌های B یکی از عوارض جانبی درمان با سلول‌های T مهندسی شده می‌باشد؛ که می‌توان آن را با جایگزینی ایمونوگلوبولین درمان کرد. اخیراً دو درمان با سلول‌های CAR T به تأیید FDA رسیده است: axicabtagene ciloleucel برای لنفوم سلول B بزرگ منتشر و tisagenlecleucel برای لوسمی لنفوبلاستیک حاد و لنفوم سلول B بزرگ منتشر. محققان به دنبال هدف قرار دادن سایر آنتی‌ژن‌ها هستند تا بتوانند دامنه‌ی گسترده‌تری از سرطان‌ها را درمان کنند اما دو مانع بر سر راه آن‌ها قرار دارد: اولاً این‌که روش‌های CAR T و TCR T می‌توانند بروز سندروم آزاد سازی سایتوکین و نوروتوکسیسیتی شوند و ثانیاً این‌که این روش در مبارزه با تومور جامد، کارایی بالایی ندارد. تاکنون تومورهای جامد اندکی توانستند با سلول‌های CAR T هدف گذاری شوند مانند گلیوبلاستومای بیان کننده‌ی EGFRvIII که آنتی‌ژن مورد هدف در سلول‌های این تومور به میزان بسیار بیش‌تری نسبت به سلول‌های عادی بیان می‌شود.

سلول‌های TCR T، سلول‌های T مهندسی شده‌ای هستند که هم در سرطان‌های خونی و هم در تومورهای جامد در فاز بالینی مورد مطالعه قرار گرفته اند. این سلول‌ها مسئول پاسخ به آنتی‌ژن‌های درون سلولی مرتبط با توموری هستند که توسط مجموعه‌های سازگاری بافتی اصلی (MHCs) ارائه می‌شوند. هدف آنتی ژنیک برای TCR T می‌تواند آنتی ژن‌های مشترک باشد مانند آنتی ژن‌های سرطان بیضه و یا نئوآنتی ژن‌های مخصوص بیمار باشد که از جهش‌های توموری حاصل شده است. برخلاف سلول‌های CAR T که مستقل از MHCs هستند، سلول‌های TCR T باید با MHC های بیمار همخوانی داشته باشند. بررسی‌های پیش بالینی نشان می‌دهند که سلول‌های TCR T بسیار اختصاصی عمل می‌کنند لذا سمیت ناشی از این روش را نمی‌توان به راحتی پیش بینی کرد؛ دانشمندان به‌دنبال یافتن راهی هستند تا میزان سمیت در هر دو روش را تا حد امکان کاهش دهند و این روش‌ها را در درمان انواع تومورهای مایع و جامد به کار گیرند.

آگونیست‌های گیرنده کمک تحریکی

آنتی بادی‌های آگونیستیک بدین منظور طراحی شده اند که به‌طور اختصاصی به گیرنده‌های موجود در سطح سلول‌های T متصل شوند و سیگنالینگ‌های درون سلولی را به‌گونه‌ای هدایت کنند که سبب رشد، بقا و عملکرد مناسب سلول‌های T شوند. رایج‌ترین گیرنده‌های T که مورد هدف قرار می‌گیرند شامل موارد زیر است: گیرنده‌های کمک تحریکی (مانند CD 28) و تعدادی از اعضای خانواده گیرنده فاکتور نکروز توموری (TNFR) مانند 4-1BB (که همچنین با عنوان TNFRSF9 و یا CD137 شناخته می‌شوند)، OX40 (که همچنین با عنوان TNFRSF4 نیز شناخته می‌شوند) و گلوکوکورتیکوئید القا کننده پروتئین مرتبط با TNFR (یا GITR که همچنین باعنوان TNFRSF18 نیز شناخته می‌شوند) که در سطح سلول‌های ارائه دهنده آنتی ژن بیان می‌شوند.

آنتی بادی‌های آگونیستیک در مراحل اولیه‌ی پیشرفت خود هستند و هنوز توسط FDA تأییده نشده اند؛ با این وجود چند نوع از آن‌ها وارد فاز بالینی شده اند. امروزه دو مورد از مواردی که ذکر شد کاندیدهای مهم‌تری برای فاز دو بالینی هستند: دو آنتی بادی آگونیستیک که 4-1BB را هدف قرار می‌دهد (utomilumab و urelumab) و چندین آنتی بادی که OX40 را هدف قرار می‌دهند (PF-04518600، BMS-986178 و INCAGN-01949). تحقیقات نشان داده است که آنتی بادی‌های آگونیستیک مانند سایتوکین‌ها سمیت محدودشونده با دوز دارند و می‌توانند سبب فعالیت سیستم ایمنی علیه بافت‌های سالم بدن شوند. دانشمندان به دنبال آن هستند که در مطالعات آتی، سمیت حاصل از این روش را با دقت بیشتری بررسی کرده و مدیریت کنند. به عنوان مثال استفاده از نانوذرات لیپوزومال حامل آنتی بادی‌های علیه 4-1BB، نسبت به آنتی بادی که به‌طور آزاد دریافت می‌شود سبب تجمع بیش‌تر آنتی بادی در تومور شده و سمیت کمتری را نیز ایجاد می‌کند.

واکسن‌های سرطان

انواع واکسن سرطان شامل موارد زیر می‌باشد: عصاره سلولی، سلول‌های دندریتیک، اسیدهای نوکلئیک (مانند mRNA) یا نئو آنتی‌ژن‌ها؛ آن‌چه که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است سلول‌های دندریتیک می‌باشند. برای ساخت این واکسن، سلول‌های دندریتیک از بیمار گرفته می‌شود و به‌گونه‌ای مهندسی می‌شود که آنتی‌ژن‌های مرتبط با تومور را بیان کنند و بنابراین مستقیماً سلول‌های T را فعال کرده تا با سلول‌های سرطانی مبارزه کنند. چنانچه پیشتر اشاره شد، در سال 2010 واکسن سلول دندریتی تحت عنوان sipuleucel-T تأیید شد. سایر واکسن‌های سرطانی در مرحله بالینی موفق ظاهر نشدند. به نظر می‌رسد برای بهتر عمل کردن واکسن‌های سرطان باید از سلول‌های دندریتیکی استفاده کرد که آنتی‌ژن‌های هدف را در سطح بالا تولید کند و هم‌چنین تحویل واکسن به گره لنفاوی مربوطه، دقیق‌تر صورت گیرد.

درمان با نوکلئیک اسید مانند واکسن‌های مبتنی بر DNA و RNA جایگزین مناسبی برای انواع دیگر واکسن‌ها هستند چراکه قابلیت تحویل در داخل سلول را دارند. در این تکنولوژی، DNA یا RNA توسط سلول‌های فعال کننده آنتی‌ژن (APC) برداشته شده و سبب بیان آنتی‌ژن خاصی می‌شوند، این آنتی‌ژن‌ها به سلول‌های T عرضه شده و سبب فعال شدن آن‌ها می‌شوند تا مبازره با سلول‌های سرطانی صورت گیرد. واکسن‌های DNA در چندین مطالعه بالینی مورد بررسی قرار گرفته اند و موفق نبودند که علت آن، موانع تحویل DNA به هسته سلول می‌باشد.

اما واکسن‌های مبتنی بر mRNA گزینه مناسبی هستند؛ مستقیماً سبب القای بیان آنتی‌ژن در APCها می‌شوند، تولید آن‌ها به آسانی صورت می‌گیرد، می‌توان تغییراتی در آن‌ها ایجاد کرد تا طول عمر بیشتری داشته باشند، آلودگی ایجاد نمی‌کنند، مانند واکسن‌های DNA، قطعات آن قابلیت گنجانده شدن در ژنوم را ندارند؛ اما نوکلئازهای درون سلول می‌توانند سریعاً آن‌ها را نابود کنند و بنابراین درحالت طبیعی دوام زیادی داخل سلول ندارند، درنتیجه برای استفاده از آن‌ها باید از عوامل ترنسفکشن و یا پلتفورم‌های دریافت استفاده کرد. اما در کل استفاده از واکسن‌های سرطان گزینه مناسبی هستند از این جهت که تحویل داخل سلولی (mRNA) و داخل هسته‌ای (DNA) دارند.

واکسن‌های نئوآنتی‌ژن از این جهت مورد توجه قرار گرفته اند که می‌توانند پاسخ سیستم ایمنی به سلول‌های سرطانی را تقویت کنند. نئوآنتی‌ژن‌ها، آنتی‌ژن‌های مخصوص تومور هستند که صرفاً در سلول‌های سرطانی بیان می‌شوند و از این جهت مزایایی دارند ازجمله اینکه داروهای مرتبط با آن‌ها فقط آن‌ها را شناسایی می‌کند و اینکه می‌توان واکسنی علیه چندین نئوآنتی‌ژن طراحی کرد که ایده خوبی برای سرطان‌های نئوآنتی‌ژن می‌باشد. درنتیجه واکسن‌های مبتنی بر mRNA و نئوآنتی ژن‌ها موارد مناسبی به نظر می‌رسند.

راه‌های نوین ایمنی درمانی

تا چندین دهه تصور بر این بود که تحویل اختصاصی نانوداروها می‌تواند اثر نفوذ و احتباس (EPR) را افزایش دهد؛ که در طی این اثر، نفوذپذیری عروق تومور به ماکروملکول‌ها نسبت به عروق عادی افزایش می‌یابد و در عروقی که پاکسازی لنفاوی کمی داشته باشند، ماکروملکول‌ها در تومور باقی می‌مانند. اما مطالعات پیش بالینی و بالینی تحویل نانوداروها به تومور، نشان داده است که این روش نسبت به روش‌های پیشین شیمی درمانی مزیت خاصی ندارد و برای بهبود آن باید درک ما از ریز محیط تومور افزایش یابد.

البته چگونگی تحویل دارو نیز در نتیجه آن تأثیرگذار است، به عنوان مثال، تحویل موضعی دارو با استفاده از تزریق‌های داخل توموری یا داربست‌های قابل پیوند، احتمال تجمع دارو در محل تومور را افزایش می‌دهد اما این روش برای تومورهایی که دسترسی به آن‌ها مشکل است، روش مناسبی نیست. یکی از روش‌هایی که همچنان در بالین درحال بررسی است کنژوگه کردن پلی اتیلن گلیکول (PEG) با عامل درمانی (مانند سایتوکین) است، تا نیمه عمر و ثبات دارو بیشتر شود؛ این روش خیلی اختصاصی عمل نمی‌کند. روش دیگری که اختصاصی‌‌تر است، طراحی نانوذراتی است که مستقیماً به گیرنده‌های هدف که در سطح سلول‌های سرطانی هستند متصل می‌شوند (شکل 1.b)، اگرچه این روش، احتباس نانوذرات را در تومور افزایش می‌دهد اما توزیع زیستی و موضعی عمل کردن نانوذرات در این روش، چندان زیاد نیست.

Paradigms in cancer nanomedicine
Paradigms in cancer nanomedicine

شکل 1: مثال‌هایی از کاربرد نانودارو در سرطان. a و c: برای چندین دهه، تمرکز نانوداروهای سرطان بر این بود که تحویل واحدهای دارویی، به‌وسیله‌ی مکانیسم‌های هدف گذاری غیرفعال باشد مانند افزایش اثر احتباس و بقا (EPR) در عروق نشتی تومور (قسمت a) و یا به‌وسیله مکانیسم‌های هدف‌گذاری فعال که طی آن، نانوذرات با لیگاندهای هدف‌گذاری شده، فانکشنالیزه می‌شوند و به‌طور اختصاصی به گیرنده‌های سطح تومور متصل می‌شوند (قسمت b .(c: استفاده از نانوذرات برای به‌کارگیری سلول‌های ایمنی؛ طی این روش به جای تحویل دارو به تومور، پاسخ‌های سایتوتوکسیک سلول‌های T ضدتوموری القا می‌شوند؛ استراتژی‌هایی که از این روش استفاده می‌کنند شامل واکسن‌های نوکلئیک اسید و هدف‌گذاری مستقیم سلول‌های T در جریان خون و یا در شرایط ex-vivo است.

یکی از موضوعات مورد مطالعه، استفاده از تکنولوژی‌های دیگری است که برای تحویل موضعی نانوذرات به کار می‌رود مانند هیدروژل‌های قابل تزریق، مواد زیستی قابل پیوند و میکروسوزن‌ها. به‌علاوه، تکنولوژی‌های جدید به‌گونه‌ای پیشرفت می‌کنند که مستقیماً سلول‌های ایمنی موجود در جریان خون را هدف قرار دهند (شکل 1.c). بدین منظور چندین سیستم با مقیاس نانو برای دسته‌ای از روش‌های ایمنی درمانی طراحی شده اند؛ مانند تحویل مستقیم داروها به سلول‌های ایمنی نفوذکننده در تومور که در جریان خون حضور دارند، تکنولوژی واکسن‌های سرطانی mRNA که سلول‌های دندریتیک موجود در طحال را هدف قرار می‌دهند؛ و ادغام‌هایی که در مقیاس نانو صورت می‌گیرد که روش‌های ایمنی درمانی را درون غدد لنفاوی و ماتریکس خارج سلولی وارد عمل می‌کند. در ادامه به تفصیل این موضوع پرداخته شده است.

نانوذرات و کونژوگه‌ها

یکی از روش‌های ایمنی درمانی، استفاده از نانوذرات و کونژوگه‌هاست. به‌طور کلی، استفاده از روش‌های ایمنی درمانی مبتنی بر نانوذرات برای به کارگیری سلول‌های ایمنی نفوذ کننده در تومور که در جریان خون وجود دارند، نسبت به روش‌هایی که تومور را مستقیماً مورد هدف قرار می‌دهند روش مناسب‌تری به نظر می‌رسند.

هدف گیری نانوذرات برای سلول‌های T در خون

اخیراً در روش‌های ایمنی درمانی سعی شده است که نانوذرات را به گونه‌ای طراحی کنند که سلول‌های T را مستقیماً مورد هدف قرار دهند. سلول‌های T می‌توانند فعالانه به درون تومور مهاجرت کنند که این عمل به سبب اختلاف غلظت مواد شیمیایی بین تومور و محیط خارج آن صورت می‌گیرد. در یکی از این روش‌ها، از PLGA یا (poly(lactic- co-glycolic acid و PEG استفاده شد تا نانوذراتی ساخته شود که SD-208 (مهارکننده‌ی TGFαR1) و آگونیست TLR7/TLR8 را کپسوله کرده اند؛ درنتیجه‌ی استفاده از آن در یک مدل موشی مبتلا به سرطان کولورکتال، اندکی بهبودی حاصل شد.

اتصال داروها به سلول‌های ایمنی به‌واسطه‌ی گیرنده‌های عروقی

سیستم تحویل دارویی مبتنی بر لیپوزوم، به‌منظور اتصال به سلول‌های ایمنی موجود در گردش خون طراحی شده اند؛ درواقع این اتصال بین سلول‌های ایمنی و اندوتلیوم ملتهب صورت می‌گیرد. به‌عنوان مثال، لیپوزوم‌هایی طراحی شده اند که با گیرنده E-selectin (نوعی گیرنده چسبندگی عروقی) به تنهایی و یا همراه با سیتوکین‌های TRAIL (که تحت عنوان TNFSF10 نیز شناخته می‌شوند) فانکشنالیزه شده اند تا به‌طور اختصاصی سبب القای آپوپتوز در سلول توموری شوند. لیگاند گیرنده E-selectin هم در سطح تومورها در گردش خون و هم در سطح سلول‌های ایمنی در گردش خون بیان می‌شوند و TRAIL هم با اتصال به گیرنده‌هایی سبب القای آپوپتوز در سلول‌های سرطانی می‌شوند.

مطالعات درون تنی نشان داده است که نانوذره E-selectin–TRAIL به سلول‌های ایمنی در گردش خون متصل می‌شود و عوارض جانبی اندکی بر جای می‌گذارد، ضمن اینکه نیمه عمر TRAIL به سبب اتصال به سلول‌های ایمنی افزایش می‌یابد. یکی از تفاوت‌های این نانوذرات این است که نه‌تنها سلول‌های سرطانی موجود در گردش خون را از بین می‌برد بلکه در مبارزه با تومورهای جامد هم کاربرد دارد. درنتیجه به‌طور کلی، تعاملات گیرنده-لیگاند که در عروق اتفاق می‌افتد می‌تواند روش خوبی برای تحویل دارو به تومور باشد.

نانوذراتی برای واکسن‌های سرطانی mRNA

چنانچه پیشتر گفته شد، واکسن‌های mRNA می‌تواند روش خوبی در ایمنی درمانی باشد؛ البته بی‌ثباتی و آسیب پذیری mRNA، این روش را با محدودیت‌های روبه‌رو کرده است به عنوان مثال، واکسن‌های mRNA باید از آسیب اندونوکلئاز موجود در مایعات فیزیولوژیکی و محیط خارج سلولی در امان نگاه داشته شوند و از پاکسازی کلیوی که طی فیلتراسیون گلومرول رخ می‌دهد فرار کنند. بنابراین این‌ها باید از ماتریکس خارج سلولی عبور کرده و وارد سلول شوند و با مصون بودن از آسیب اندوزوم، محتوای mRNA خود را وارد سیتوپلاسم کنند تا ترجمه صورت گیرد.

دو روش برای این مورد وجود دارد: ویروس‌ها و فرمولاسیون‌های مبتنی بر مایع. در استفاده از ویروس‎ها از lentivirusها، adeno-associated virusها و ویروس Sendai استفاده می‌شود که قابلیت حمل اسیدهای نوکلوئیک ازجمله mRNA را دارند؛ البته استفاده از ویروس‌ها به سبب پاسخ‌های ایمنی که به‌دنبال دارد دارای محدودیت است. روش جایگزین، استفاده از مایعات و یا مواد شبه مایع است که در مطالعات حیوانی، موفق ظاهر شده است. در یکی از موارد از این روش استفاد شد تا قطعات mRNA به اجزای حاوی سلول‌های دندریتی موجود در طحال و بافت‌های لنفاوی موش تحویل داده شود. در مطالعات بالینی از این روش برای سرطان ملانوما، ریه و کولورکتال استفاده می‌شود.

mRNA cancer vaccine
mRNA cancer vaccine

شکل2: موانعی که بر سر راه دریافت واکسن سرطانی mRNA به سلول‌های دندریتی وجود دارد. وکتورهای غیرویروسی مختلفی را می‌توان به‌گونه‌ای مهندسی کرد که mRNA را در شرایط درون تنی به سلول‌های دندریتی تحویل دهد. در استفاده از این وکتورها باید از آسیب mRNA توسط اندونوکلئازهای سرم و آسیب‌های ماکروفاژ جلوگیری شود، هم‌چنین پاکسازی کلیوی نیز مانع دیگری است، هم‌چنین این وکتورها باید از جریان خون خارج شده و به بافت مورد نظر برسد. یک mRNA در سیتوزول به یک پپتید آنتی ژنیک ترجمه می‌شود و سپس به اپی توپ‌های پپتیدی تبدیل می‌شود که به ملکول‌های کلاس 1 یا 2 مجموعه‌ی سازگاری بافتی اصلی (MHC) متصل می‌شود. این مجموعه‌های سازگاری بافت اصلی در سطح سلول تجمع می‌یابند که در آن‌جا اپی توپ‌های آنتی ژنیک را هم در سلول‌های T کشنده +CD8 و هم در سلول‌های T کمک کننده +CD4 ارائه می‌دهند؛ که پاسخ هرکدام به ترتیب ظاهر می‌شود. هرکدام از این مراحل، شماره گذاری شده است.

delivery systems for cancer immunotherapy
delivery systems for cancer immunotherapy

شکل3: نانوذرات و کونژوگه‌هایی با مقیاس نانو و سیستم‌های تحویل دارو برای ایمنی درمانی سرطان. a) نانوذرات لیپیدی معمولاً شامل لیپید یونیزه شونده، لیپید کمک کننده، کلسترول و پلی اتیلن گلیکول (PEG) مایع هستند. اسیدهای نوکلئیک درون بخش آب دوست نانوذرات جای می‌گیرند. b) ساختارها از لیپیدهایی هستند که برای تحویل نوکلئیک اسید و واکسن mRNA استفاده می‌شوند. هم‌چنین ساختار DOPE نشان داده شده است که یک لیپید کمک کننده است که برای تحویل نانوذرات لیپیدی به کار برده می‌شود. c) ساختارهایی از مواد شبه لیپیدی یونیزه شونده که برای طراحی آن‌ها از چندین تکنیک شیمیایی استفاده می‌شود تا تحویل mRNA در محیط درون تنی بهتر شود و سمیت کمتری به دنبال داشته باشد. d) ساختار کونژوگه یک پپتید دوگانه دوست-واکسن که برای اتصال به آلبومین در جریان خون طراحی شده است تا تحویل به غدد لنفاوی بهتر شود. e) یک کونژوگه مهارکننده نقاط وارسی متصل-ماتریکس که بقا در فضای اطراف تومور را بهبود می‌بخشد تا واکنش ایمنی را خنثی کند. مهارکننده نقطه وارسی به فاکتور رشد جنینی شماره 2 یا PLGF2 متصل شده است، پروتئین PLGF2 اتصال به پروتئین‌های موجود در مانریکس خارج سلولی را ممکن می‌سازد.

نانوذرات لیپیدی یونیزه شونده برای تحویل mRNA در شرایط درون تنی

لیپیدهای کاتیونی هم سمی هستند و هم واکنش سیستم ایمنی را به دنبال دارند. تزریق لیپوزوم‌های کاتیونیک به صورت درون رگی سبب آسیب کبدی، بی‌ثباتی غشای پلاسمایی سلول‌های غیرهدف و التهاب می‌شود. به‌علاوه چون پروتئین‌های با بار منفی جذب لیپوزوم‌ها می‌شوند، بار منفی این لیپیدها خنثی می‌شود و تحویل درون سلولی نوکلئیک اسیدها کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این مشکلات از مواد شبه لیپیدی یونیزه شونده‌ای برای تحویل mRNA استفاده می‌شود. لیپیدهای یونیزه شونده در pH پایین، دارای بار مثبت هستند که حضور نانوذارت حاوی mRNA را در بافرهای اسیدی ممکن می‌سازد و در pH فیزیولوژیک، خنثی هستند که سبب می‌شود سمیت آن در مقایسه با لیپیدهای کاتیونیک کمتر باشد.

در یک مطالعه از این روش استفاده شد و مشاهده شد که در طیف وسیعی از سلول‌های ایمنی، ازجمله سلول‌های دندریتی، ماکروفاژها و نوتروفیل‌ها، که در غدد لنفاوی تجمع یافتند؛ ترنسفکشن صورت گرفت. در مدل موشی ملانوما نیز این روش بررسی شد و موش تیمار یافته نسبت به کنترل، بهبودی بهتری یافت. درنتیجه تیمار موش با نانوذراتی که حاوی mRNA کدکننده PMEL و TRP2 هستند، منجر به چروکیدگی کلی تومورها شد و بقا را در مدل موشی ملانومای تهاجمی افزایش داد. این مطالعه نشان داد که نانوذرات لیپیدی یونیزه شونده، میزان دریافت واکسن‌های mRNA را بهبود می‌بخشند و میزان پاسخ ایمنی را نیز کاهش می‌دهند.

سیستم‌های پلیمریک مانند dendrimers نیز برای دریافت واکسن‌های mRNA طراحی شده‌اند؛ این سیستم‌ها برای تحویل با بازدهی درمانی بالا استفاده شده‌اند مانند رپلیکون mRNA که می‌تواند تولید پروتئین کدشده را وسعت دهد. این روش در چند زمینه به اثبات رسیده است مانند واکسن آنفولانزای H1N1، Toxoplasma gondii و ویروس ابولا. اکنون باید کاربرد این روش برای تحویل رپلیکون mRNAیی که آنتی ژن تومور را تولید می‌کند بررسی شود.

زیرمجموعه واکسن‌ها

زیرمجموعه واکسن‌ها شامل پپتیدهای تصفیه شده، پروتئین‌ها و پلی ساکاریدهایی است که با عواملی ترکیب شده‌اند که برای تقویت پاسخ ایمنی طراحی شده‌اند. تولید این واکسن‌ها راحت‌تر است و نسبت به واکسن‌های زنده سالم‌تر هستند، اما نسبت به پاتوژن‌های زنده ضعیف‌تر هستند چراکه آنتی‌ژن آن‌ها و تحویل دارویی که به اندام‌های لنفوئیدی ثانویه صورت می‌دهد، ناکارآمد است. می‌توان با تقویت اثر داروی این واکسن‌ها تأثیر آن‌ها بر تقویت پاسخ ایمنی را افزایش داد؛ هم‌چنین می‌توان از کونژوگه‌هایی استفاده کرد که سلول‌های دندریتی موجود در گره‌های لنفاوی تخلیه‌ای را هدف قرار می‌دهند اما کونژوگه‌های آنتی ژن-آنتی بادی که برای این فرایند طراحی شده اند وارد جریان خون نیز می‌شوند و درنتیجه تجمع آن‌ها در گره لنفاوی کاهش می‌یابد (شکل3.d). در روشی جایگزین، کونژوگه‌های واکسن به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که تجمع زیرمجموعه‌های واکسن در گره‌های لنفاوی تخلیه‌ای را افزایش دهند. این واکسن دوگانه دوست شامل یک آنتی ژن، یک دم چربی دوست متصل شونده به آلبومین (که آنتی ژن یا دارویی به آن کونژوگه می‌شود) و یک قطعه PEG عامل‌دار شده است. این ترکیبات، میزان تجمع را در گره‌های لنفاوی افزایش داده و وارد شدن آن‌ها به جریان خون را کاهش می‌دهد.

از کونژوگه‌های واکسن در یک روش ایمنی درمانی ترکیبی نیز استفاده شده است که در آن از آنتی ژن تومور-آنتی‌بادی هدف استفاده شده است و درواقع یک نسخه مهندسی شده از IL-2 با نیمه عمر بالا و یک مونوآنتی‌بادی anti-PD-1 است. با استفاده از این روش، سلول‌های ایمنی زیادی به‌کار گرفته می‌شوند و آزمایش آن روی مدل موشی مبتلا به ملانوما و یا چندین تومور، نشان داد که تومورها ریشه کن شدند.

کونژوگه‌های مهارکننده نقاط وارسی متصل شونده به ماتریکس

ارائه کردن سیستمیک مهارکننده نقاط وارسی، سبب بروز عوارض جانبی می‌شود که استفاده از این دسته از کونژوگه‌ها به منظور جلوگیری از بروز این عوارض طراحی شده است، با استفاده از این روش، دارو در محل تومور و اطراف آن باقی می‌ماند و احتمال پخش شدن آن به صورت سیستمیک کاهش می‌یابد. مثالی از این روش در شکل 3.e آورده شده است. در یکی از آزمایشاتی که طراحی شد، ارائه این دارو در ناحیه اطراف تومور سبب کند شدن رشد تومور و افزایش بقا در مدل موشی ملانوما و سرطان سینه شد.

زیست ماده‌ها: ایمنی درمانی موضعی

استفاده از زیست ماده‌ها یا biomaterials در ایمنی درمانی، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. نکته مهم این است که در این روش، ایمنی درمانی موضعی مطرح می‌شود و ماده مورد استفاده به صورت موضعی در محل تومور استفاده شده و به صورت سیستمیک نیست. در زیر به چند نمونه از این روش درمانی اشاره شده است.

تکنولوژی‌های رهایش کنترل شده

اگرچه استفاده از آنتی بادی‌های immunomodulatory واکنش‌های ضد توموری شدیدی را ایجاد می‌کند اما تحویل سیستمیک آن‌ها سبب القای سندروم رهایش سایتوکین شده و عملکرد کبد را مختل می‌کند؛ لذا تحویل داروها به‌صورت موضعی می‌تواند راه حلی برای جلوگیری از بروز این آسیب باشد. درابتدا برای تحویل آنتی بادی‌های immunomodulatory از روغن‌های معدنی و میکروسفرهای پلیمری استفاده می‌شد، اخیراً از تکنولوژی‌های پیشرفته‌تری استفاده می‌شود.

یکی از نمونه‌های پیشرفته‌تر این روش، استفاده از ترکیبی با عنوان تجاری Montanide ISA 51 است که در مطالعات بالینی نیز آزمایش شده است؛ این ماده برای آزاد سازی موضعی و مستمر آنتی‌بادی آگونیستی anti-CD40 به کار برده شده است، در این روش، دوز پایینی از آنتی‌بادی برای فعال‌سازی سلول‌های T نیاز است و سمیت سیستمیکی که ایجاد می‌شود کمتر است. در مدل موشی مبتلا به لنفوما، تومورهای اولیه و ثانویه با استفاده از این روش کاملاً نابود شدند.

زیست ماده‌های قابل پیوند برای برنامه‌ریزی سلول‌های دندریتی

در روشی که از واکسن‌های بر پایه سلول‌های دندریتی استفاده می‌شود، سلول‌های دندریتی بیمار جداسازی شده و تقویت می‌شود و سپس به بیمار بازگردانده می‌شود، درنتیجه درون گره‌های لنفاوی به دام افتاده و آنتی‌ژن‌هایی را به سلول‌های T ارائه می‌دهند که درنهایت منجر به بروز پاسخ ایمنی خواهد شد. طراحی این واکسن‌ها پیچیده است و بسیاری از سلول‌ها در حین تزریق از بین می‌روند؛ برای غلبه بر این مشکل از زیست مواد قابل تزریق استفاده می‌شود که ساختار مناسبی برای جذب و برنامه ریزی سلول‌های دندریتی دارد که در ایمنی درمانی سرطان به کار می‌رود.

در این سیستم، داربست‌های پلیمریک به عنوان دستگاه تحویل دارو عمل می‌کنند که آزادسازی ملکول‌های زیستی، زمان فعالیت سلول‌های دندریتی و القای تقسیم آن‌ها را کنترل می‌کند و می‌توان آنتی ژن‌های تومور را برروی این ماتریس‌ها قرار داد تا به عنوان ساختارهای ارائه دهنده آنتی ژن عمل کنند. هم‌چنین می‌توان عوامل تحریک کننده سیستم ایمنی را نیز در این سیستم پیاده کرد، به گونه‌ای که آزاد سازی آن کاملاً کنترل شده باشد؛ در آزمایشی از عصاره تومور کارسینومای ریوی موشی و گلیومای رت به عنوان آنتی‌ژن استفاده شد که سبب تقویت اثر درمانی در ایمنی درمانی شد. نسخه انسانی این واکسن تحت عنوان WDVAX، اکنون در فاز 1 ارزیابی بالینی برای ملانومای سطح 4 است. اما در کل، استفاده از عصاره تومور به عنوان آنتی ژن، پیچیدگی‌های ارزیابی بالینی را افزایش می‌دهد.

localized delivery of cancer immunotherapy
localized delivery of cancer immunotherapy

شکل4: زیست موادی برای تحویل موضعی دارو در ایمنی درمانی سرطان. a) میله‌های سیلیسی متخلخل (MSRs) به‌طور خودبه‌خودی تجمع می‌یابند و بستری را برای بالغ شدن سلول‌های ایمنی فراهم می‌کنند؛ سپس این سلول‌های بالغ در تعامل با سایر سلول‌ها قرار می‌گیرند. b) در روش دیگری از ریزسوزن‌های گذرنده از پوست استفاده شده است که عوامل درونی درون آن‌ها بارگذاری شده است. در این شکل، 1-MT با هیالورونان (HA) کونژوگه شده است که در ترکیب با آنتی بادی anti- PD-1 قرار می‌گیرد و نانوذره‌ای برای تحویل دارو فراهم می‌کند. پس از آزادسازی، هیالورونیداز (HAase) سبب جدا شدن ترکیبات از هم شده و درنتیجه دارو در محیط تومور آزاد می‌شود؛ در این روش درمانی از ریزسوزن استفاده شده است. c) داربستی از زیست موادی که به صورت زیرجلدی قرار می‌گیرند نشان داده شده است که سلول‌های دندریتی را جذب می‌کند، سپس در این داربست درمعرض آنتی ژن‌های تومور و ادجوانت قرار می‌گیرند و بالغ می‌شوند، سپس رها شده و به گره‌های لنفاوی می‌روند و فعالیت ضدتوموری خود را انجام می‌دهند.

داربست‌های قابل تزریق برای ایمنی درمانی

یکی از اشکالات تحویل دارو بر پایه داربست این است که برای وارد کردن آن به درون بدن نیاز به جراحی است که یک روش تهاجمی است. علاوه بر داربست‌های قابل پیوند، موادی مانند هیدروژل‌های آلژینات، ژلاتین و میکرورودهای سیلیسی متخلخل نیز در حال طراحی هستند تا بتوان با استفاده از آن‌ها بدون جراحی، سلول‌های ایمنی را فعال و آزاد کرد. به عنوان مثال، میله‌های سیلیسی مزوپوری طراحی شده‌اند که به طور خودبه‌خودی تجمع می‌یابند و سبب فعال شدن سلول‌های ایمنی می‌شوند (شکل4). سیلیس متخلخل برای تحویل کنترل شده دارو به‌طور گسترده استفاده می‌شود، این ساختارها دارای سطح زیاد و حفرات بزرگ هستند که سبب می‌شود بتوانند سلول‌های ایمنی را در خود جای دهند و آن را آزاد کنند؛ آن‌ها هم‌چنین زیست سازگار می‌باشند. این ترکیبات، میزان سلول‌های T و آنتی بادی سرم را افزایش می‌دهند، درنتیجه میزان بقا را در مدل موشی لنفوما افزایش دادند.

هیدروژل‌های قابل تزریق برای ترکیب ایمنی درمانی-شیمی درمانی

هیدروژل‌های قابل تزریق به عنوان جایگزین زیست تخریب‌پذیر سیلیس طراحی شدند، طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که ترکیبی از ایمنی درمانی و شیمی درمانی را به صورت موضعی ارائه می‌دهند. این روش مخصوص بیمارانی است که تومورهای آن‌ها ایمنی زایی کمی دارد و به مهارکننده‌های نقاط وارسی پاسخ اندکی می‌دهند و یا بیمارانی که عوارض جانبی ایمنی در آن‌ها مشاهده شده است. در یکی از مطالعات صورت گرفته اثر این روش روی یک مدل موشی ملانوما بررسی شد و نتایج مثبتی را نیز به همراه داشت. یکی از فواید این روش این است که چون تحویل موضعی دارد، عوارض جانبی که به دنبال تزریق سیستمیک صورت می‎گیرد رخ نخواهد داد.

تحویل بین جلدی دارو

هرچند تزریق سیستمیک مهارکننده‌های نقاط وارسی که CTLA4 یا PD-1 را هدف قرار می‌دهند برای درمان ملانوما تأیید شده است اما درصد کمی از بیماران به این روش پاسخ مناسب می‌دهند. با استفاده از روش تحویل بین جلدی دارو می‌توان مونوآنتی‌بادی anti- PD-1 را به‌صورت کنترل شده مستقیماً در محل بیماری ارائه کرد که سبب می‌شود دوز مصرفی دارو نیز کاهش یابد (شکل4). این سیستم شامل یک پچ ریزسوزن تجزیه شونده است که بدون درد درون پوست قرار می‌گیرد تا به اپیدرم برسد، اپیدرم غنی از سلول‌های ایمنی است و محل مناسبی برای ارائه عوامل ایمنی درمانی است. در ساختار ریزسوزن‌ها بخشی وجود دارد که نانوذرات حساس به pH که anti- PD-1 آزاد می‌کنند در آن لود می‌شوند. این ساختار سبب فعال‌سازی موضعی سیستم ایمنی می‌شود که به سلول‌های سرطانی حمله می‌کند. هم‌چنین در پچ‌های ریزسوزن‌ها از رنگدانه طبیعی ملانین استفاده شده است که تحویل دارو را بهبود می‌بخشد.

تکنولوژی‌های تحویل دارو مبتنی بر سلول‌ T

در این روش از سلول‌های T برای تحویل دارو استفاده می‌شود. طی این روش به دلیل وجود محدودیت‌ها و ویژگی‌های خاصی که این سلول‌ها دارند، استفاه از آنها به روش‌های گوناگونی صورت می‌گیرد که در ادامه مطلب به آنها اشاره شده است.

نانوذرات کونژوگه شده به سطح برای مهندسی سلول

یکی از مهم‌ترین محدودیت‌هایی که در درمان با سلول‌های T مطرح است این است که حیات و عملکرد سلول‌ها در مدت زمان اندکی پس از تزریق به خطر می‌افتد. در اینگونه موارد باید همزمان با تزریق سلول‌ها، داروهای ادجوانت نیز تزریق شود تا کارآمدی و عملکرد سلول‌ها را افزایش دهند، البته این سلول‌ها باید با دوز بالا تزریق شوند که همین امر، عوارض جانبی به دنبال دارد. محققان برای غلبه بر این مشکل، تکنولوژی‌های دریافت دارو شامل نانودرات، داربست‌ها و یا ترکیی از این دو روش را مورد آزمایش قرار می‌دهند.
در شکل 5a نانوذرات لود شده با ادجوانت‌ها نشان داده شده است که با پیوند شیمیایی به سطح سلول‌های T دهنده متصل می‌شوند و آن‌ها را تحریک می‌کنند و البته طراحی آن‌ها به‌گونه‌ای است که عوارض جانبی را به حداقل برساند. چندین مطالعه در حال بررسی میزان اثرگذاری این روش هستند.

مهندسی سلول‌های T توسط نانوذرات DNA

تهیه سلول‌های T مهندسی شده با مقیاس زیاد در شرایط برون تنی با دشواری‌هایی روبه‌رو است، یکی از روش‌های جایگزین، مهندسی این سلول‌ها در شرایط درون تنی است. در روشی که در شکل 5b نشان داده شده است، یک پلتفورم نانوذره‌ای برای برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های T طراحی شده است، این سلول‌ها در جریان با ژن‌های CAR تشخیص دهنده لوسمی هستند. طراحی این پلتفورم به‌گونه‌ای است که سلول‌های T در جریان خون را هدف قرار داده و سپس ژن CAR را وارد سلول‌های T می‌کند. نانوذرات مبتنی بر PBAE برای تحویل محتوی DNA به هسته سلول T به کار برده می‌شود. DNA کدکننده ژن CAR درون پوششی از پلی گلوتامیک اسید قرار می‌گیرد تا بار مثبت PBAE پوشانده شود، نانوذرات پوشاننده، با قطعات آنتی بادی که CD3 موجود برروی سلول‌های T را هدف گذاری می‌کنند عامل‌دار شده‌اند تا اندوسیتوز به واسطه‌ی گیرنده‌ها راحت‌تر صورت گیرد. این روش برروی موش‌های مبتلا به لوسمی بررسی شد و مشاهده شد که بیان CAR در سلول‌های T نسبت به روش‌های قدیمی‌تر مهندسی سلول‌های T، کارآمدتر بوده است.

ایمپلنت‌های مبتنی بر زیست مواد برای تحویل سلول‌های T اقتباسی

استراتژی‌های مبتنی بر زیست مواد برای تحویل سلول‌های T اقتباسی به تومورهای جامد، مورد مطالعه قرار گرفته است؛ اگرچه این روش برای سرطان‌هایی مانند ملانوما و سرطان‌های خونی موفق بوده است اما تأثیر آن بر تومورهای جامد همچنان مورد بحث است. علت ناکارآمدی آن این است که سلول‌های T اندکی به ناحیه تومور مهاجرت می‌کنند و گسترش آن‌ها در ناحیه اطراف تومور که خاصیت سرکوب کنندگی سیستم ایمنی را دارد کم است؛ درنتیجه باید از روشی ایمنی درمانی استفاده کرد که سلول‌های T به‌صورت کاملاً موضعی به تومورهای جامد تحویل داده شوند و در ناحیه اطراف تومور تقسیم شوند. اخیراً داربست‌های پلیمریک بدین منظور معرفی شده‌اند، ساختار آن‌ها به گونه‌ای است که مهاجرت سلول‌های T و حرکت آن‌ها به سمت تومور را فراهم می‌کند، همچنین می‌توان آن‌ها را با داروهای تحریک کننده سیستم ایمنی عامل‌دار کرد. از این روش در درمان مدل‌های موشی مبتلا به سرطان سینه و تخمدان استفاده شد و نتایج موفقیت آمیزی حاصل شد. دانشمندان به دنبال پاسخ به این سؤال هستند که آیا این روش علاوه بر تأثیر مستقیم بر تومورهای جامد، در سرطان‌های پیشرفته که متاستاز داده اند هم مؤثر است یا خیر.

سلول‌های ترکیبی مصنوعی ارائه دهنده‌ی آنتی ژن

سلول‌های ترکیبی مصنوعی ارائه دهنده‌ی آنتی ژن (aAPCs) ذرات شبه سلولی هستند که در سطح آن‌ها، ملکول‌های محرک سلول‌های T کونژوگه شده اند و درنتیجه مانند aAPCs عمل می‌کنند، عملکرد نهایی این ترکیبات سبب بروز واکنش ایمنی می‌شود (شکل 5c). این روش نسبت به سایر روش‌های درمانی مبتنی بر سلول، تولید ساده‌تر و نگهداری باثبات‌تری دارد و با آنتی ژن‌ها و لیگاندهای سطحی متنوعی عامل‌دار می‌شوند.

اندازه این ترکیبات در مقیاس سلولی است که نسبت به روش‌های دیگر بزرگ‌تر هستند و همین امر، کارآمدی آن‌ها را در شرایط درون تنی کاهش می‌دهد، اخیراً این ترکیبات در مقیاس نانو نیز طراحی شده‌اند. مطالعه روی این روش همچنان ادامه دارد و اخیراً شکل کروی این ترکیب نیز برای ملانوما معرفی شده است. به‌طور کلی چون در این روش، چندین سیگنال به‌طور همزمان با استفاده از این روش مخابره می‌شوند، روش مناسبی نسبت به روش‌های قدیمی‌تر به‌نظر می‌آید.

T cell- based immunotherapy
T cell- based immunotherapy

شکل5: دستاوردهای تحویل دارو مبتنی بر سلول‌های تی. a) مهندسی سلول‌های T ازطریق نانوذرات ترکیبی کونژوگه شده در سطح. b) برنامه ریزی سلول‌های T ازطریق نانوحامل‌های DNA. یک شکل شماتیک از نانوذرات DNA نشان داده شده است که سلول‌های T را هدف قرار داده‌اند تا آن‌ها را برنامه‌ریزی کنند؛ در این شکل نانوذرات PBAE برای کپسوله کردن DNA به کار برده شده‌اند. می‌توان از یک سیگنال جایگزینی هسته ای (NLS) و یک سکانس مرتبط با میکروتوبول (MTAS) استفاده کرد تا DNA هسته هدف گذاری شود. c) استراتژی‌هایی برای طراحی سلول ترکیبی مصنوعی ارائه دهنده‌ی آنتی ژن (aAPC). در این شکل یک aAPC در مقیاس میکرو نشان داده شده است که سطح آن با دو عامل سیگنال 1 و 2 اتصال دارد، سیگنال 1 که به رنگ آبی است شامل آنتی بادی anti-CD28، آنتی بادی anti-4-1BB، مولتیمر مجموعه سازگاری بافت اصلی (MHC) و سایر عوامل است؛ سیگنال 2 که به رنگ خاکستری است شامل آنتی بادی anti- CD28، آنتی بادی anti-4-1BB و سایر عوامل می‌باشد. این ملکول‌ها سبب توزیع و فعال شدن سلول‌های T می‌شوند. مطالعات نشان داده‌اند که شکل بیضی این ترکیب نسبت به شکل کروی آن، کارآمدتر است.

شرایط بالینی در ایمنی درمانی سرطان

در این مقاله چندین دستاورد معرفی شد که با استفاده از آن‌ها بر موانعی که در ایمنی درمانی سرطان وجود دارد غلبه شده است؛ بررسی این روش‌ها در بالین دارای فواید و معایبی است. اولین مسئله، انتخاب مدل حیوانی مناسب است که بتوان برای پیوند از آن‌ها استفاده کرد. برای مثال، استفاده از رده‌های سلولی نامیرایی که برای ایمپلنت زیرجلدی استفاده می‌شوند اگرچه روش ساده‌ای به‌نظر می‌آیند اما سایر مدل‌های توموری، از این روش مناسب‌تر هستند؛ مدل‌هایی مانند مدل‌های xenograft مشتق شده از بیمار (PDX) و مدل‌های GEM؛ از طرفی، پیاده کردن بیماری‌های انسانی در این مدل‌ها بسیار ساده‌تر است. البته در روش PDX باید از حیواناتی استفاده کرد که سازگاری ایمنی مناسبی با انسان‌ها داشته باشند. در مدل‌های GEM، موش‌ها به‌گونه‌ای مهندسی شده‌اند که بیماری مرتبط با انسان به‌صورت خودبه‌خودی در آن‌ها پیشرفت می‌کند، این مدل‌ها برای مطالعات ایمنی درمانی مناسب هستند اما تهیه آن‌ها با دشواری‌هایی روبه‌رو است. باید این نکته را در نظر داشت که حتی در مدل‌هایی که ازنظر ایمنی دارای سازگاری با انسان‌ها هستند باز هم تفاوت‌های اساسی بین سیستم ایمنی آن‌ها با سیستم ایمنی انسان‌ها وجود دارد.

از دیگر مسائل موجود در بررسی بالینی این است که آن روش باید از نظر ثبات درمانی، مقیاس پذیری، هزینه تولید و پیچیدگی‌های موجود مورد بررسی و ارزیابی واقع شود.

نتیجه گیری و مسیرهای آینده در ایمنی درمانی سرطان

با استفاده از ایمنی درمانی، مقداری از چالش‌های موجود در درمان سرطان درحال برطرف شدن است؛ اما هنوز مشکلاتی نیز در این راه وجود دارد ازجمله اینکه با وجود اینکه این روش‌ها در سرطان‌های خونی و ملانوما موفق ظاهر شده‌اند اما اثر آن‌ها در مواجهه با تومورهای جامد همچنان مورد اشکال است. البته برای این مشکل نیز راه حل‌هایی ارائه شده است مانند طراحی سلول‌های CAR T، و روش‌های نوین مهندسی سلول‌های T مانند CRISPR CAS9، که همچنان در حال بررسی هستند.
روش‌هایی که برای هدف گذاری سلول‌های ایمنی برای حمله به تومورهای جامد طراحی شده است (مانند واکسن و انتقال سلول) نیز با مشکلاتی روبه‌رو است ازجمله: محیط اطراف تومور که سرکوب کننده ایمنی است، فشار میان بافتی بالا، تنگی عروق و تراکم بافت فیبروزی اطراف تومور که از ورود سلول‌های T به این ناحیه ممانعت می‌ورزد. البته دانشمندان در حال بررسی داروهایی هستند که هم سیستم ایمنی و هم محیط اطراف تومور را مورد هدف قرار می‌دهد.

محققان درحال بررسی کاربرد سایر سلول‌های ایمنی در ایمنی درمانی هستند؛ به عنوان مثال، اخیراً ماکروفاژها به‌گونه‌ای مهندسی می‌شوند که SHP substrate 1 (که با عنوان SIRPα نیز شناخته می‌شود) در آن‌ها مهار می‌شود، SIRPα از حمله ماکروفاژها به سلول‌های توموری بیان کننده CD47 جلوگیری می‌کند، پس می‌توان با مهار آن، سبب نابودی تومور شد؛ این روش در مدل موشی مبتلا به سرطان ریه بررسی شده است و سایر ویژگی‌های آن نیز درحال بررسی است.

باید در آینده تکنولوژی‌هایی طراحی شود که امکان مهندسی و گسترش سلول‌های ایمنی در محیط ex-vivo را فراهم کند. اخیراً تکنولوژی‌های مبتنی بر میکروفلوئیدیک معرفی شده‌اند که ورود ماکروملکول‌ها به درون سلول‌های سیستم ایمنی را افزایش داده و سرعت می‌بخشند. این تکنولوژی همچنان در حال مطالعه است. برای گسترش سلول‌ها در محیط ex-vivo باید از زیست مواد مناسب نیز بهره جست؛ اخیراً دانشمندان از میکرورودهای سیلیسی متخلخل استفاده کردند که با آنتی بادی‌های مخصوصی پوشیده شده‌اند. مطالعات بیشتری برای بهبود این مواد باید صورت گیرد.

در این مطلب، به ایمنی درمانی سرطان پرداخته شد و دریافتیم که ایمنی درمانی در سرطان روشی نوین و به سرعت در حال پیشرفت است که می‌توان از جنبه‌های گوناگون آن را مورد بررسی قرار داد و البته بسیاری از روش‌ها و موادی که در این زمینه مورد استفاده قرار می‌گیرد هنوز مستعد بررسی و مطالعه بسیار است.

منبع
Nature
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

فرزانه صائبی راد

صائبی هستم، یکی از میلیون‌ها عاشقان زیست شناسی در دنیا. سعی می‌کنم مطالب جدید در حوزه زیست شناسی را دنبال کنم و در حد توان خود، گامی در جهت پیش‌رفت آن بردارم.

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شصـت هفـت + = هفـتاد یـک

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن