다발성 소아암에는 CAR T-Cell 요법?

2019214: 국립암연구소 제공

시험용 CAR T-세포 치료법은 여러 종류의 소아암 치료법으로서 잠재력이 있을 수 있다고 쥐 모델 시험의 새로운 연구 결과는 시사하고 있다.

암세포의 표면에 있는 B7-H3라고 불리는 단백질에 결합하도록 고안된 CAR T 세포는 두 가지 형태의 선종과 수아종隨芽腫(혹은 수모세포종)을 포함한 몇몇 다른 소아암의 생쥐 모델에서 종양을 제거했다.

이 연구결과는 117임상암 연구지에 보고되었다.

이 치료법은 아직 인간에게 실험되지 않았지만 임상시험을 향해 빠르게 움직이고 있다고 이 연구의 선임 연구원인 스탠포드 의대 소아 혈액 및 종양학과의 로비 마즈너 박사는 말했다.

이 특별한 CAR T-세포 치료의 가장 유망한 측면 중 하나는 그것이 많은 암에서 높은 수치에 존재하는 단일 단백질 즉 항원을 목표로 한다는 것이다. 지금까지, CAR T-세포 치료는 백혈병이나 림프종과 같은 혈액 암에 대해서만 효과가 입증되었으며, 그러한 치료는 오직 그런 특정 암에서만 높은 수준으로 발견되는 항원을 표적으로 삼는다.

그러나 B7-H3 CAR T 세포는 일부 소아암을 포함한 많은 비 혈액 암(, 고형종양)에서 발견되는 항원을 표적으로 삼는다.

여러 암을 치료하는 데 사용될 수 있는 단일 CAR T-세포 치료법이 민간 부문에 의한 지속적인 치료법의 지속적인 발번 때문에 특히 매력적일 수 있다고 마즈너 박사는 말했다. 비교적 희귀한 소아암에 대해서는 "명확히 유리할 것"이라고 덧붙였다.

지금까지 B7-H3 CAR T 세포에 대한 데이터는 고무적이라고 이 시험에는 관여한바가 없는 테네시 성 주드 아동 연구 병원의 뼈/골수 이식 및 세포 치료과장인 스테픈 고트샬크 박사가 말했다.

고트샬크 박사는 "이것은 좋은 진전이다. 임상시험에서 "생산된 모든 사전 임상 자료를 보면, 이 치료법은 시험할 만하다"고 말했다.

"세포 표면의 항원: 찾기 힘든 표적의 식별"

미국 식품의약청(FDA)으로부터 백혈병과 림프종을 각각 치료하도록 두 가지 CAR T세포 치료법이 승인을 받았다. 둘 다 CD19로 알려진 항원을 표적으로 삼고 있다. BCMA라고 불리는 항원을 표적으로 하는 세 번째 CAR T 세포는 다발성 골수종을 치료용으로 올해 말에 승인될 것으로 예상된다.

이러한 치료법들이 유도할 수 있는 극적인 반응은 -살아야 몇 달, 심지어 몇 년밖에 안 되는 환자들에게서 심지어 매우 진행된 암을 완전히 퇴치하는 것, 어떤 경우에는 몇 달, 심지어 몇 년 동안 지속되어 온 반응들이 - 강렬한 열심을 불러일으켰고, 더 많은 암들을 위해 CAR T-세포 치료법이 개발될 수 있기를 희망하고 있다.

그러나 CAR T 세포는 영향이 큰 한계를 가지고 있다. 하나는 그들의 표적 항원이 T세포의 유전공학적으로 조작한 수용체, 즉 키메릭 항원 수용체나 CAR가 결합할 수 있는 암세포의 표면에 있어야 한다는 것이다. 일단 T세포가 암세포에 묶여있으면, T세포는 항원을 죽일 수 있다.

그러나 이와 관련된 또 다른 문제가 있다. 매사추세츠 종합병원 암센터의 세포면역요법 담당 마르셀라 마우스는 201812NCI가 후원한 세포의 면역요법에 관한 워크숍에서 "[종양세포] 표면에는 종양에 특유한 [항원]이 매우 적고 또 그 종양에만 특정화되어 있다"고 설명했다.

만약 표적 항원이 건강한 세포에도 존재한다면, CAR T 세포는 그 세포들을 공격할 수 있다.

건강한 조직에 해를 끼칠 위험은 특히 CAR T세포와 관련이 있다고 고트샬크 박사는 말했다. 그는 "CAR T세포는 기존의 약물과 같지 않고, 그들은 [몸 속]에서 급격하게 팽창할 수 있어, 많은 세포를 죽일 수 있는 강력한 면역 반응을 불러일으킨다.

그러나 마우스 박사가 지적한 대로 2종류의 FDA 승인 CAR T세포 치료법의 항원 표적과 승인이 유망한 치료법도 일부 종류의 정상세포에서 표현된다. 그리고 대체로, 이러한 CAR T-세포 치료법에 의한 부작용은 "임상적으로 관리할 수 있었다"고 그녀는 말했다.

B7-H3: 어린이 암에 대한 포괄적인 암 항원”?

이 새로운 연구로, 연구팀은 아이들이 일반적으로 진단을 많이 받는 고형 암 의 표본에서 잠재적으로 표적으로 삼을 수 있는 항원을 식별하기 위한 가장 큰 노력을 함으로써 연구를 시작했다. 이 작업은 국립암연구소의 소아 종양학과에서 시작되었는데, 마즈너 박사가 소아 혈액 종양학의 동료 연구자였을 때, 이 연구의 수석 저자인 크리스탈 맥컬 박사 밑에서 훈련을 받았으며 현재 스탠포드에서 일하고 있다.

연구원들은 이전의 연구들에서 그것(항원)이 여러 암에서 많이 발견되었다는 것을 보여주었기 때문에 B7-H3에 그들의 분석에 초점을 맞추었다.

그리고 실제로 그들의 분석은 B7-H3가 많은 종양 샘플들, 신경성 흑색종과 윌름스 종양들, 그리고 특히 치료하기 어려운 형태의 DIPG(산재성 내재성 뇌교종)를 포함한 많은 종양 샘플들의 암세포 표면에 존재한다는 것을 보여주었다.

그 후 연구팀은 B7-H3를 대상으로 한 일련의 다른 CAR T 세포를 개발했다. 암세포 포기 테스트에서, 한 특별한 B7-H3 CAR이 두드러져, 가장 많은 세포 박멸 효능을 보였다. CAR은 이미 인체 임상시험에서 시험 중인 조사대상 B7-H3-대상 약품의 항체(단일 사슬 변수 단편 항체라 부름)의 일부를 통합했다.

CAR T 세포는 그들이 다른 소아암의 생쥐 모델에서 실험한 세포였다.

소아 췌장암에서 연구했던 B7-H3 CAR T Cells

노스캐롤라이나 대학의 라인버거 종합암센터 연구원들이 개발한 B7-H3 CAR T-세포 요법에 대한 연구는 이 치료법이 일부 성인 암에도 치료 잠재력이 있을 수 있다는 것을 보여주었다.

211암 세포란 저널에 발표된 이 연구에서, 지안피트로 도티 박사와 그의 동료들은 그들의 B7-H3 CAR T 세포가 췌장암과 난소암의 일부 마우스 표본의 종양뿐만 아니라 5세 이하의 어린이들에게 가장 흔한 고형 암인 신경아세포종도 크기를 감소시켰다고 보고했다.

실험용 생쥐의 종양을 감소하다.

전반적으로, 그 치료법은 쥐들에게 매우 효과가 있었다.

예를 들어, 공격적인 형태의 골육종과 유잉 육종의 표본에서, 한 번의 치료로 종양이 완전히 제거되었다. CD19를 표적으로 삼는 "컨트롤" CAR T 세포는 거의 아무런 효과가 없었다.

그들은 척수 꼭대기 부근에 있는 뇌 밑바닥에 형성되는 암인 수아종(수모세포종)에서도 유사한 결과를 보았다.

이번 발견은 매우 고무적이라고 마즈너 박사는 말했다. 쥐의 고형 종양 표본을 대상으로 다른 CAR T 세포를 실험하는 연구에서, 그는 종종 이 치료법이 종양이 진행되는 것을 막기만 한다고 지적했다.

"그건 우리가 이미 알고 있던 것이 아니야, 여기서 우리는 암의 퇴행과 박멸을 동시에 보고 있다."고 마즈너 박사가 말했다.

CAR T 세포는 B7-H3의 낮은 수치를 나타내는 세포를 공격하는 것으로 보이지 않았다. Majner 박사는 이 발견은 B7-H3 CAR T 세포가 건강한 조직에 미치는 영향은 최소화하면서 종양을 제거할 수 있는 "치료의 창"이 있을 수 있음을 시사한다고 말했다.

인체에서 B7-H3는 일부 면역세포와 간세포뿐 아니라 다른 조직에서도 낮은 수준으로 발견된다고 그는 설명했다. 그러나 B7-H3 표적약물의 초기 임상시험에서는 현재까지 심각한 부작용이 보고되지 않고 있다.

따라서 B7-H3 CAR T 세포의 경우 유해 가능성이 제한적일 수 있다고 마즈너 박사는 말했다. 실을 꿰는 바늘이 있을 수 있다고 생각한다."고 말했다.

임상시험으로 가는 중

B7-H3 CAR T 세포의 잠재적인 임상적 가치에 대한 더 큰 이해(통찰)가 곧 생길 것이며, 초기 단계의 임상 실험이 이미 계획 중일 것이다.

마즈너 박사는 자신의 그룹이 소아암에서 임상시험을 할 의사가 있다고 말했지만, 아마도 스탠포드 대학 팀의 B7-H3 CAR T 세포를 이용한 첫 시험이 성인 뇌종양의 첫 번째 임상실험이 될 것이다.

다른 연구단체들이 CAR T세포의 초기 임상시험에서 했던 것과 마찬가지로 뇌로 직접 치료제를 투여할 계획이어서, 이것은 효과가 상당하고 부작용을 제한할 수 있을 거라고 그는 지적했다.

적어도 두 개의 다른 연구 그룹이 B7-H3 CAR T 세포를 개발했으며 임상 실험에서도 테스트를 시작할 것으로 기대한다고 고트샬크 박사는 말했다.

국립암연구소의 소아과 연구담당 조수 의사인 니랄리 샤 박사는 "혈액 관련 악성종양의 범위를 넘어 CAR T세포의 사용을 확대하는 것은 이러한 치료법의 다음 단계"라고 말했다. B7-H3 CAR T 세포를 임상시험으로 전환함으로써 샤 박사는 "고형종양 치료를 위한 이러한 치료법의 잠재력을 더욱 발전시키는데 도움이 될 것"이라고 말했다.

A CAR T-Cell Therapy for Multiple Childhood Cancers?

February 14, 2019, by NCI Staff

An MRI of a medulloblastoma tumor.

An investigational CAR T-cell therapy has shown promise in mouse models of several types of childhood cancer, including the brain cancer medulloblastoma.

An experimental CAR T-cell therapy may have potential as a treatment for several types of childhood cancer, results from a new study in mice suggest.

The CAR T cells, designed to bind to a protein called B7-H3 on the surface of cancer cells, eradicated tumors in mouse models of several different childhood cancers, including two forms of sarcoma and medulloblastoma.

The findings were reported January 17 in Clinical Cancer Research.

The treatment has yet to be tested in humans but is quickly moving toward clinical trials, said the study’s lead investigator, Robbie Majzner, M.D., of the Division of Pediatric Hematology-Oncology at the Stanford University School of Medicine.

One of the most promising aspects of this particular CAR T-cell therapy is that it targets a single protein, or antigen, that is present at high levels in numerous cancers. To date, CAR T-cell treatments have proven effective only against blood cancers like leukemia and lymphoma, and those treatments target an antigen that is found at high levels in only those specific cancers.

But the B7-H3 CAR T cells target an antigen that is found in many non-blood cancers (i.e., solid tumors), including some pediatric cancers.

A single CAR T-cell treatment that could be used to treat multiple cancers, and thus more patients, could be particularly attractive for the therapy’s continued development by the private sector, Dr. Majzner said. For childhood cancers, which are relatively rare, he added, “it would clearly be an advantage.”

The data so far on B7-H3 CAR T cells are encouraging, said Stephen Gottschalk, M.D., chair of the Department of Bone Marrow Transplantation and Cellular Therapy at St. Jude Children’s Research Hospital in Tennessee, who was not involved in the research.

“This is a good step forward,” Dr. Gottschalk said. “Looking at all of the preclinical data that’s been generated, this therapy deserves to be tested” in clinical trials.

Cell Surface Antigens: Identifying Elusive Targets

Two CAR T-cell therapies have been approved by the Food and Drug Administration (FDA) to treat leukemia and lymphoma, respectively. Both target an antigen known as CD19. A third CAR T cell that targets an antigen called BCMA is expected to be approved later this year to treat multiple myeloma.

The dramatic responses these treatments can inducecompletely eradicating even highly advanced cancers in patients with perhaps only a few months to live, responses that in some cases have been sustained for months and even yearshave generated intense enthusiasm and hope that CAR T-cell therapies could be developed for many more cancers.

However, CAR T cells have important limitations. One is that their target antigen must sit on the surface of the cancer cell, where the T cell’s genetically engineered receptorthe chimeric antigen receptor, or CARcan bind to it. Once the T cell is tethered to the cancer cell, it can then kill it.

But there’s another related issue. “There are very few [antigens] on the [tumor cell] surface and that are unique to tumors,” explained Marcela Maus, M.D., Ph.D., director of Cellular Immunotherapy at the Massachusetts General Hospital Cancer Center, at a December 2018 NCI-sponsored workshop on cell-based immunotherapies.

If the target antigen is present on healthy cells as well, the CAR T cells could attack those cells.

The risk of harming healthy tissues is of particular concern with CAR T cells, Dr. Gottschalk said. “CAR T cells are not like a conventional drug,” he explained. “They can dramatically expand in [the body],” unleashing powerful immune responses that can kill many cells.

However, as Dr. Maus pointed out, the antigen targets of the two FDA-approved CAR T-cell therapies, and the therapy moving toward approval, are also expressed on some types of normal cells. And by and large, she said, the side effects caused by these CAR T-cell therapies have been “clinically manageable.”

B7-H3: A “Pan-Cancer Antigen” for Childhood Cancers?

With this new study, the research team began by performing what they believe is the largest effort to date to identify potentially targetable antigens in samples of solid cancers commonly diagnosed in children. The work began in NCI’s Pediatric Oncology Branch, when Dr. Majzner was a pediatric hematology-oncology fellow, training under the study’s senior author, Crystal Mackall, M.D., who is also now at Stanford.

They focused their analysis on B7-H3 because previous studies had shown that it was found at high levels in a number of cancers.

And, indeed, their analysis showed that B7-H3 was present on the surface of cancer cells in many of the tumor samples, including samples of neuroblastoma, Wilms tumor, and a particularly difficult-to-treat form of brain cancer called DIPG.

The research team then developed a series of different CAR T cells that target B7-H3. In tests on cancer cell lines, one particular B7-H3 CAR stood out, showing the most cell-killing potency. That CAR incorporated a part of an antibody (called the single-chain variable fragment) from an investigational B7-H3-targeted drug already being tested in human clinical trials.

It was this CAR T cell that they then tested in mouse models of different childhood cancers.

B7-H3 CAR T Cells Studied in Pancreatic, Ovarian Cancer

A study of a B7-H3 CAR T-cell therapy developed by researchers at the UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center has shown that the treatment may also have potential in some adult cancers.

In the study, published February 11 in Cancer Cell, Gianpietro Dotti, M.D., and his colleagues reported that their B7-H3 CAR T cells shrank tumors in some mouse models of pancreatic and ovarian cancer, as well as neuroblastoma, the most common solid cancer in children under the age of 5.

In Mice, Shrinking Tumors

Overall, the therapy worked very well in the mice.

For example, in models of aggressive forms of osteosarcoma and Ewing sarcoma, a single treatment completely eradicated the tumors. A “control” CAR T cell that targets CD19 had little to no effect.

They saw similar results in medulloblastoma, a cancer that forms at the base of the brain near the top of the spinal cord.

The findings are very encouraging, Dr. Majzner said. In studies testing other CAR T cells against mouse models of solid tumors, he noted, the treatments often only prevent tumors from progressing.

“That’s not what we had here,” he continued. “Here we saw regression and clearance.”

The CAR T cells did not appear to attack cells that express low levels of B7-H3. This finding, Dr. Majzner said, suggests that there might be a “therapeutic window” for B7-H3 CAR T cells, in which the cells can eradicate tumors while having only minimal effects on healthy tissues.

In humans, B7-H3 is found at low levels on some types of immune cells and liver cells, as well as other tissues, he explained. However, early clinical trials of the B7-H3 targeted drug have not reported any serious side effects to date.

So, with B7-H3 CAR T cells, the potential for harm may be limited, Dr. Majzner said. “I think there could be a needle to thread.”

Moving into Clinical Trials

Greater insight into the potential clinical value of B7-H3 CAR T cells may come soon, with early-stage clinical trials already being planned.

Although Dr. Majzner said his group intends to conduct trials in childhood cancers, the first trial out of the gate with the Stanford team’s B7-H3 CAR T cells will be in adult brain cancers.

Similar to what some other research groups have done in early-stage clinical trials of CAR T cells, they plan to administer the treatment directly into the brain, he noted, which could improve how well it works and possibly limit side effects.

At least two other research groups have developed B7-H3 CAR T cells and are also expecting to begin testing them in clinical trials, Dr. Gottschalk said.

“Expanding the use of CAR T cells beyond hematologic malignancies is an important next step for these therapies,” said Nirali Shah, M.D., an associate research physician in NCI’s Pediatric Oncology Branch. Moving B7-H3 CAR T cells into clinic trials, Dr. Shah continued, “will help to further advance the potential of these therapies to treat solid tumors.”

저작권자 © 암스쿨 무단전재 및 재배포 금지