Un grupo de investigadores liderados por el Cima pone en marcha un atlas transcriptómico universal de CAR-T para optimizar el desarrollo y aplicación de esta inmunoterapia celular.
La inmunoterapia basada en células CAR-T ha dado un giro al tratamiento de diversos cánceres hematológicos, al ofrecer respuestas profundas y duraderas en pacientes que no tenían opciones terapéuticas. Sin embargo, las diferencias entre los tipos de CAR y la heterogeneidad de los productos celulares, así como la variabilidad clínica entre pacientes limitan la comprensión de qué mecanismos determinan la eficacia de estos tratamientos y la eventual aparición de toxicidad grave.
Para ampliar esa comprensión, un grupo de investigadores dirigidos desde el Cima Universidad de Navarra ha desarrollado un atlas universal de células CAR-T, que busca integrar de manera sistemática los datos sobre todo tipo de células CAR-T generados en múltiples ensayos clínicos, a través de la transcriptómica de célula única (scRNA-seq).
Juan Roberto Rodríguez Madoz, investigador principal del Grupo de Terapias Inmunes del Cima y uno de los científicos impulsores del atlas, explica a este periódico que la iniciativa parte de una reflexión sencilla: mientras que múltiples grupos publican análisis exhaustivos de sus propios ensayos clínicos, cada estudio se interpreta de forma aislada. “Incluso los atlas ya existentes integran únicamente datos de un único tipo de CAR, como los CAR-T frente al antígeno CD19. Faltaba una herramienta transversal capaz de abarcar distintos tipos de CAR generados a partir de diferentes pacientes, y que permitiera a investigadores y clínicos explorar preguntas biológicas que trascienden los límites de cada estudio individual”.
En el proyecto participan el Grupo de Investigación en Terapia Celular Adoptiva del Cima que dirige Felipe Prósper, el Programa de Biología Computacional del Cima, dirigido por Mikel Hernáez y el grupo de Nir Yosef, del Departamento de Inmunología de Sistemas, en el Instituto de Ciencia Weizmann. El trabajo se ha presentado en los últimos congresos de la Asociación Europea de Hematología y de la Sociedad Española de Hematología y Hemoterapia.
Los objetivos de la herramienta son, como detalla Mikel Hernáez, “recopilar y unificar toda la información transcriptómica disponible de células CAR-T publicada hasta la fecha. Esto incluye no solo las matrices de expresión, que suelen estar accesibles en repositorios públicos, sino también los metadatos clínicos y experimentales asociados a cada cohorte, desde el tipo de CAR y la plataforma utilizada para construir la terapia al sexo, edad, respuesta clínica o toxicidades registrados del paciente. Para obtener esa información exhaustiva en muchos casos ha sido necesario contactar directamente con los equipos investigadores que publicaron cada estudio”.
Un segundo objetivo es utilizar el atlas como una herramienta generadora y validadora de hipótesis: “Queremos que los investigadores puedan hacerse preguntas como ¿qué diferencia hay entre los pacientes que responden y los que no? ¿Y entre las CAR-T que se usan frente a linfoma con respecto a los de mieloma múltiple? En general, cualquier tipo de pregunta que ayude a identificar patrones o a entender los mecanismos de los casos particulares”.
El tercer objetivo es que el atlas sea una herramienta “dinámica”, ampliable. “Puesto que cada vez habrá más datos, tanto publicados como generados en los laboratorios, es crucial que se puedan incorporar en el atlas de forma sencilla y accesible”. De hecho, la intención es que este recurso continúe creciendo, confía el científico, con la incorporación de nuevos estudios y datos propios, sirviendo como un marco de referencia para diseñar mejores CAR-T.
Primera versión
Para construir el atlas, describe el investigador del Cima, “hemos partido de la integración de trece estudios, que en conjunto incluían más de un millón de células secuenciadas”. Proceden de 102 pacientes tratados y de 14 donantes sanos; en estos últimos, sus linfocitos han sido la base para obtener células CAR-T a pequeña escala, obtenidas en el laboratorio con fines de investigación. “Tras el filtrado y la identificación de aquellos linfocitos que expresaban el CAR, el atlas conserva unas 415.000 células CAR-T”. Las clasificaron en grandes subtipos, incluyendo linfocitos CD4 y CD8, subpoblaciones de memoria, células efectoras citotóxicas, y poblaciones replicativas, entre otras.
El atlas abarca tanto los productos de infusión -las células CAR-T antes de administrarse a los pacientes- como muestras de las células post-infusión en distintos momentos, que incluyen el pico inicial de actividad (primeras dos semanas), una fase intermedia (hasta los tres meses) y el largo plazo (más de tres meses). Esta clasificación permite estudiar la evolución de las células CAR-T, un elemento clave para comprender mejor su persistencia en distintas indicaciones clínicas.
Validaciones y hallazgos iniciales
Antes de explorar nuevas hipótesis, los investigadores validaron que el atlas reproducía observaciones bien establecidas. Entre ellas, Rodríguez Madoz destaca que un mayor enriquecimiento en células de memoria en el producto de infusión se asocia con mejores respuestas clínicas: “Corroboramos con el atlas la presencia de esos productos de infusión en los pacientes que hacían respuesta completa. No obstante, gracias a la disponibilidad de metadatos detallados pudimos profundizar en los matices. Por ejemplo, observamos que la asociación entre los productos enriquecidos con memoria y la respuesta no es uniforme en todos los grupos de edad. En los pacientes más jóvenes, no se correlacionan tan fuertemente con la respuesta como ocurre en adultos mayores”. El grupo tiene intención de validar esta observación en cohortes independientes, pues “podría tener implicaciones en la personalización de los productos CAR-T”.
Otro hallazgo notable que destaca el científico deriva de la comparación entre CAR-T frente a CD19 y las células CAR-T frente a BCMA utilizados en mieloma múltiple. “La persistencia es distinta entre ambos”, señala. “Los dirigidos a CD19 pueden detectarse incluso 10 años después, mientras que los anti BCMA en un 90% de los pacientes desaparecen antes de los tres meses. Este tipo de información abre la puerta a manipular las CAR-T o las condiciones de cultivo para buscar comportamientos asociados con mayor durabilidad”.
Al incluir datos de donantes sanos y de pacientes, esta herramienta facilita la comparación del estado basal de linfocitos “fit” -procedentes de personas sin enfermedad ni tratamientos previos- con los de pacientes sometidos a múltiples líneas de tratamiento. Algo de especial relevancia ante el creciente interés investigador por desarrollar CAR-T alogénicos, subraya Juan Roberto Rodríguez Madoz.
Mecanismos de toxicidad
Además del análisis de eficacia, el atlas ha permitido abordar mecanismos de toxicidad, en especial aquellos relacionados con los síndromes neurológicos (ICANS). “Algunas poblaciones celulares previamente asociadas a neurotoxicidad aparecen en proporciones muy bajas y a menudo se pierden en estudios individuales debido a filtros de calidad. Con el atlas, hemos podido recuperar e identificar estas células con mayor precisión, tanto en productos de infusión como en muestras post-infusión. Constatamos que si bien las células mantienen sus marcadores definitorios, el perfil transcriptómico tras la infusión cambia a una expresión de inflamación y migración, lo que se podría relacionar con los grados de toxicidad. Comprender mejor esos mecanismos asociados a la toxicidad, nos servirá para desarrollar estrategias con las que prevenirlas o paliarlas”.
El trabajo, realizado en el marco del CIBER de Cáncer (CiberONC) y la Red Española de Terapias Avanzadas (RICORS/TERAV) del ISCIII, ha contado con financiación pública del Ministerio de Ciencia e Innovación y con el apoyo de instituciones como la Asociación Española Contra el Cáncer (AECC), la Fundación “la Caixa”, la Fundación Alberto Palatchi y la Fundación Paula y Rodger Riney.
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