AP19678901 «Эффективная клеточная иммунотерапия в Казахстане: определение оптимального субпопуляционного состава CAR+ клеток для максимальной активации, пролиферации и персистенции»

Проект имеет целью выполнение работ, важных для внедрения терапии по технологии химерного антигенного рецептора T-клеток (терапия CAR-T, в русской транскрипции — «кар-ти»), в Казахстане. Терапия CAR-T стала одним из наиболее значимых достижений в способах лечения гематологических опухолей, таких как лейкоз, лимфома и множественная миелома. CAR-T — это метод терапии, основанный на применении генно-модифицированных T-лимфоцитов, которые, помимо собственного T-клеточного рецептора, экспрессируют искусственно созданный белок — химерный антигенный рецептор (CAR). Идея проекта: Произвести CAR+ клетки из лимфоцитов от пациентов или доноров, определить фракционный состав CAR+ клеток (наивные, центральные клетки памяти, эффекторные клетки памяти, терминально дифференцированные эффекторные клетки), исследовать влияние субпопуляционного состава CAR+ клеток на потенцию клеточного препарата в тестах in vitro. В процессе производства CAR+ клеток осуществить запуски производственной установки CliniMACS Prodigy и получить опыт производства и охарактеризации клеточных препаратов, который оформить в виде прототипа будущего производственного регламента на производство терапевтических препаратов в Национальном центре биотехнологии.

Актуальность

Терапия CAR-T революционизирует современную онкогематологию, потому что показывает замечательные результаты в лечении лейкемии, лимфомы и множественной миеломы, причём именно таких клинических форм, которые не поддаются традиционной терапии (рецидив или рефрактерная болень). По этой причине CAR-T была названа «Прорыв года» в 2013 году по версии журнала Science.

Терапия CAR-T является одним из вариантов адоптивной клеточной терапии (ACT) — группы биомедицинских технологий, основанных на использовании клеток иммунной системы (естественных, либо генетически модифицированных), которые выделяют из организма пациента в культуры ex vivo и после обработки вводят назад пациенту с целью получить терапевтическое действие. Общая идея иммунотерапии ACT как группы методов заключается в том, что с помощью выбранного способа обработки в культуре ex vivo большой доле иммунных клеток можно придать новые свойства, например, в случае технологии CAR-T, можно придать T-лимфоцитам новую одинаковую иммунологическую специфичность и направить их на уничтожение опухоли. После реинфузии в организм пациента, CAR-T лимфоциты уничтожают клетки-мишени, маркированные антигеном, против которого нацелен рецептор CAR.

С года первой регистрации терапевтического продукта для CAR-T (2017 г.) по март 2025 г. в мире были зарегистрированы восемь коммерческих продуктов с брендовыми названиями Kymriah (поставщик – компания Novartis, Швейцария), Yescarta (Kite Pharma, США), Tecartus (Kite Pharma), Breyanzi (Bristol Myers Squibb, США), Abecma (совместно BMS и Bluebird Bio, обе компании в США), Carvykti (совместно Janssen Biotech (США) и Legend Biotech (Китай)), Relma-cel (JW Therapeutics, Китай) и Carteyva (Legend Biotech, Китай). Важно отметить, что значительная часть актуально применяемых в клинике препаратов CAR-T производится в непромышленных условиях, т.е. не зарегистрированы как лекарственное средство, и используется по правилам, разрешающим применение высокотехнологичных лекарственных препаратов без прохождения клинических исследований и процедуры регистрации (т.н. “госпитальное исключение”). По этой причине в мире ежегодное количество выполняемых процедур CAR-T, даже без учёта клинических исследований, существенно больше, чем продажи зарегистрированных продуктов, а всего в мире проводится 40 000 -50 000 процедур CAR-T в год.

По мере накопления клинического опыта расширяется перечень нозологий, при которых рекомендуется применение CAR-T, а также пересматриваются подходы к очередности назначения. Например, если до последних двух лет CAR-T назначали только после неудачи всех способов стандартной терапии (химиотерапия, трансплантации), то в уже 2024 году альянс ведущих онкологических центров США NCCN (National Comprehensive Cancer Network) опубликовал обновлённые рекомендации по лечению лимфомы, и в этих рекомендациях терапия CAR-T рекомендована для применения в качестве второй линии для достижения ремиссии у пациентов после неудачи стандартной химиотерапии (то есть до высокодозной химиотерапии и трансплантаций).

Новизна

В медицинских учреждениях Казахстана технология CAR-T пока не применяется, но несколько пациентов из Казахстана уже получили CAR-T за рубежом.

Потребность в CAR-T для пациентов в Казахстане высока: каждый год выявляется примерно 300 новых случаев онкогематологических опухолей, и (в сумме всех этиологий) примерно 20-30% этих людей однажды сталкиваются с рецидивом или рефрактерной беленью, т.е. им нужна CAR-T.

Значимость проекта

Нужно локализовать производство и применение терапии CAR-T в Казахстане, потому что только локальное производство в т.н. “академическом формате” позволит сделать терапию CAR-T финансово доступной для пациентов в Казахстане. В настоящее время цена зарегистрированных продуктов CAR-T, доминирующих на рынке развитых стран, чрезвычайно высока: препарат Kymriah стоит 608 000 USD (долларов США) за лечение одного пациента, препарат Yescarta стоит 424 000 USD за лечение одного пациента. Проект создаёт предпосылки для и направлен на создание в РК собственного производства терапевтических клеточных препаратов CAR-T. Это должно в итоге снизить цены и ускорить получение терапии для пациентов на поздних стадиях болезни, для которых скорость получения препарата имеет значение.

Цель

Произвести CAR+ клетки из лимфоцитов от пациентов или доноров, определить фракционный состав CAR+ клеток (наивные, центральные клетки памяти, эффекторные клетки памяти, терминально дифференцированные эффекторные клетки), исследовать влияние субпопуляционного состава CAR+ клеток на потенцию клеточного препарата в тестах in vitro.

Ожидаемые результаты

Полученыпрепараты CAR+ клеток человека от разных доноров. Собраны данные об иммунофенотипической изменчивости CAR+ клеток, полученных от разных доноров. Собрана коллекция выведенных линий неопластических В-клеток человека для применения в тестах in vitro для измерения функциональной активности готовых продуктов CAR-T. Разработаны сертифицированные методы производства, производственного контроля, прединфузионного тестирования CAR+ клеток. Оформлены СОП и прототип производственного регламента. Получены данные о способности CAR+ клеток активироваться, пролиферировать и персистировать, продуцировать цитокины, в присутствии мишеней CD19+ от реальных пациентов. Описаны статистические взаимосвязи между содержанием подтипов CAR+ клеток с активностью CAR+ клеток.

Влияние ожидаемых результатов на развитие науки и технологий

Проект обладает научной новизной для Казахстана, по причине отсутствия в стране собственного производства и применения препаратов CAR-T. Проект имеет значение для развития в Казахстане технологий генной и клеточной терапии (CGT).

Руководитель проекта

Шустов Александр Вячеславович, кандидат биологических наук, руководитель проекта, заведующий лабораторией генетической инженерии РГП «Национальный центр биотехнологии». Научные интересы: молекулярная биология, иммунология, генетическая инженерия, клеточные препараты, генная терапия, применение иммунотерапии в медицине. За последние 5 лет руководил 5 проектами в области молекулярной биологии.

Индекс Хирша – 11 (Scopus).

https://orcid.org/0000-0001-9880-9382

Scopus Author ID: 7003352587

ResearcherID: K-1148-2013

Члены исследовательской группы, ключевые исполнители

Кеер Виктория Владимировна, магистр биологии, гражданка Республики Казахстан, индекс Хирша 2, мнс лаборатории генетической инженерии НЦБ. Researcher ID в Publons: AAU-3714-2020; Author ID в Scopus: 57211028385; Researcher ID Web of Science: AAU-3714-2020; ORCID ID 0000-0001-8885-2387; Hirsh Index (Scopus) – 1. Роль в проекте – поддерживает банк клеточных культур, готовит лентивирусный вектор, получает клеточные препараты, работает на установке Prodigy, обрабатывает образцы костного мозга, получает клеточные линии неопластических клеток, иммунофенотипирует B-клеточные линии.

Сыздыкова Лаура Ризабековна, магистр техники и технологии, PhD-докторант Евразийского Национального Университета им. Гумилева (действующая докторантура 2022-2025 гг.), гражданка Республики Казахстан, индекс Хирша 1 (Thomson Reuters) H:2 (РИНЦ), мнс лаборатории генетической инженерии НЦБ. ResearcherID: DXQ-3837-2022; 0000-0002-1785-6978; Scopus Author ID: 57221476753; Hirsh Index (Scopus) – 1. Роль в проекте – получает клеточные препараты для CAR-T, работает на установке Prodigy, иммунофенотипирует субпопуляции CAR-T-клеток, проводит тесты на пролиферативную и цитотоксическую активность.

Зауатбаева Гульзат Маратовна. Магистр технических наук со специализацией биотехнология, младший научный сотрудник лаборатории генетической инженерии НЦБ. Роль в проекте – поддерживает банк клеточных культур, выделяет плазмиды, проводит клонирования.

Публикации и охранные документы научного руководителя проекта и членов исследовательской группы, за последние 3 года

  1. Application of Pseudoinfectious Viruses in Transient Gene Expression in Mammalian Cells: Combining Efficient Expression with Regulatory Compliance. Zauatbayeva G, Kulatay T, Ingirbay B, Shakhmanova Z, Keyer V, Zaripov M, Zhumabekova M, Shustov AV. Biomolecules. 2025 Feb 13;15(2):274. doi: 10.3390/biom15020274. PMID: 40001577.
  2. Non-industrial production of therapeutic lentiviral vectors: How to provide vectors to academic CAR-T. Keyer V, Syzdykova L, Ingirbay B, Sedova E, Zauatbayeva G, Kulatay T, Shevtsov A, Shustov AV. Biotechnol Bioeng. 2024 Oct;121(10):3252-3268. doi: 10.1002/bit.28794. Epub 2024 Jul 4. PMID: 38963234.
  3. Glycyrrhiza glabra L. Extracts and Other Therapeutics against SARS-CoV-2 in Central Eurasia: Available but Overlooked. Zhurinov MZ, Miftakhova AF, Keyer V, Shulgau ZT, Solodova EV, Kalykberdiyev MK, Abilmagzhanov AZ, Talgatov ET, Ait S, Shustov AV. Molecules. 2023 Aug 19;28(16):6142. doi: 10.3390/molecules28166142. PMID: 37630394.
  4. Synthesis and Antiviral Properties against SARS-CoV-2 of Epoxybenzooxocino[4,3-b]Pyridine Derivatives. Stalinskaya AL, Martynenko NV, Shulgau ZT, Shustov AV, Keyer VV, Kulakov IV.
  5. Molecules. 2022 Jun 9;27(12):3701. doi: 10.3390/molecules27123701. PMID: 35744830.
  6. Tilorone and Cridanimod Protect Mice and Show Antiviral Activity in Rats despite Absence of the Interferon-Inducing Effect in Rats. Keyer V, Syzdykova L, Zauatbayeva G, Zhulikeyeva A, Ramanculov Y, Shustov AV, Shulgau Z. Pharmaceuticals (Basel). 2022 May 17;15(5):617. doi: 10.3390/ph15050617. PMID: 35631443.
  7. Designing Allele-Specific Competitive-Extension PCR-Based Assays for High-Throughput Genotyping and Gene Characterization. Kalendar R, Shustov AV, Akhmetollayev I, Kairov U. Front Mol Biosci. 2022 Mar 1;9:773956. doi: 10.3389/fmolb.2022.773956. eCollection 2022. PMID: 35300118.

Достигнутые результаты

2023-2025 годы

В данном исследовании впервые в Казахстане произведены клеточные продукты, содержащие CAR-T клетки, причём препараты произведены на установке CliniMACS Prodigy, с использованием технологий от компании Miltenyi Biotec (мировой лидер в отрасли технологических решений для локализации производства клеточной терапии), что означает успешный трансфер технологии CAR-T в Казахстан. Препараты CAR-T клеток изготовлены из продуктов афереза от доноров и пациентов. В качестве рецептора CAR в нашем производстве используются две разные конструкции, обе направлены против антигена B-клеток/бластов CD19 (обе на основе анти-CD19 scFv FMC63). Один из используемых рецепторов CAR по молекулярной организации аналогичен опубликованной структуре рецептора в терапии Kimryah, другой наш CAR сделан как молекулярный аналог терапии Yescarta. Произведённые в Национальном центре биотехнологии препараты CAR-T по характеристикам абсолютного содержания CAR+ клеток, функциональной активности CAR+ клеток, показателям безопасности продукта для инфузии (стерильность) — соответствуют техспецификациям процесса и аналогичны зарегистрированным препаратам, которые в мире используют для терапии CAR-T. Собраны данные об иммунофенотипической изменчивости CAR+ клеток, полученных от разных доноров. В процессе разработки производственный регламент на производство терапевтического клеточного продукта CAR-T.

Публикации и охранные документы

  1. Статья: Keyer V, Syzdykova L, Ingirbay B, Sedova E, Zauatbayeva G, Kulatay T, Shevtsov A, Shustov AV. Non-industrial production of therapeutic lentiviral vectors: How to provide vectors to academic CAR-T. Biotechnol Bioeng. 2024 Oct;121(10):3252-3268. doi: 10.1002/bit.28794. Epub 2024 Jul 4. PMID: 38963234. Опубликована в Biotechnology and Bioengineering (Wiley). Impact Factor (2023) 3.8; Q2; Процентиль 81% (Scopus).
  2. Заявление о выдаче патента РК на изобретение “Способ получения упакованных лентивирусных векторов для терапии CAR-T и клеточных препаратов для терапии CAR-T с использованием автономно реплицирующихся РНК”. Регистрационный №2023/0709.1. Дата подачи 24.10.2023.
  3. Тезис в трудах конференции. Сыздыкова Л.Р. Эффективная упаковка лентивирусного вектора, трансдуцирующего химерный антигенный рецептор (CAR), с использованием пакующих клеточных линий, несущих автономно реплицирующиеся РНК-векторы. с. 67. Материалы Международной конференции “АСТАНА БИОТЕХ 2024”: г. Астана: 12-13 сентября 2024.
  4. Тезис в трудах конференции. Кеер В.В. Производство терапии CAR-T в академическом формате: как обеспечить векторами производственный процесс для внедрения CAR-T в Казахстане. с. 38. Материалы Международной конференции “АСТАНА БИОТЕХ 2024”: г. Астана: 12-13 сентября 2024.
  5. Доклад на международной конференции. Доклад: Шустов А.В. “Технология терапии CAR-T в онкогематологии, внедрение в Казахстане: текущее состояние, перспективы”. XII Республиканская научно-практическая конференция с международным участием на тему «Актуальные вопросы трансфузионной терапии», посвященная 90-летию службы крови Республики Казахстан. г. Алматы, Казахстан. 12-13 сентября 2024 г.
  6. Доклад на международной конференции. Доклад: Шустов А.В. “Перспективы внедрения CAR-T в Казахстане”. II Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы гематологии и трансплантации костного мозга». г. Астана, Казахстан. 12-13 октября 2024 г.
  7. Доклад на международной конференции. Доклад: Шустов А.В. “Генетическая инженерия вирусных геномов в Национальном центре биотехнологии в Казахстане”. Международная онлайн-конференция «Технология системы редактирования генома: области применения в современном мире». г. Москва, Российская Федерация. 20 июня 2024 г.
  8. Доклад на международной конференции в Китайской Народной Республике. Presentation: Alexandr V. Shustov. “Implementation of CAR-T Therapy in Kazakhstan: Current Status, Challenges and Solutions”. The B&R International Biomedical and Rural Medicine Science and Technology Cooperation and Exchange Conference held by Norxin Internation Scientific  and Technology Cooperation Base. September 19, 2024. Address: Changle road, Xincheng District, Xi’an, China.