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Bei der CAR-T-Zell-Therapie – CAR steht für Chimeric Antigen Receptor – handelt es sich um eine Immuntherapie gegen Krebs und Autoimmunerkrankungen, bei der gentechnologisch veränderte T-Zellen (sogenannte CAR-T-Zellen) mit synthetischen antigenspezifischen Rezeptoren zur Anwendung kommen.
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In der CAR-T-Zell-Therapie werden zunächst T-Zellen für einen adoptiven Zelltransfer aus dem Blut des Patienten gewonnen, die dann im Labor gentechnisch so verändert werden, dass sie chimäre Antigenrezeptoren (CAR) auf ihrer Oberfläche bilden, die gegen krebsspezifische Oberflächenproteine gerichtet sind. Die Immunzellen werden somit künstlich auf den Krebs abgerichtet. Die so veränderten CAR-T-Zellen werden dem Patienten zurückinfundiert, wo sie sich idealerweise vermehren und zu einer heftigen und lang anhaltenden Immunreaktion gegen den Krebs führen.
Prinzipiell können verschiedene T-Zell- und andere Rezeptoren chimärisch verändert werden. Als erstes Ziel wurde der CD19-Rezeptor gewählt, da er bei B-Zell-Leukämien und B-Zell-Lymphomen sehr häufig ist und im Vergleich zu anderen Rezeptoren wie CD20-Rezeptor oder CD22-Rezeptor viel stärker und häufiger exprimiert wird. Da das B-Lymphozytenantigen CD19 ausschließlich auf B-Zellen vorkommt, kommt als unerwünschte „on-target“-Wirkung lediglich eine B-Zell-Aplasie in Frage, die durch eine Immunglobulintherapie behandelbar ist.[1]
Findet ein Leukozyt ein körperfremdes Antigen (zum Beispiel ein Bakterien- oder Viruspartikel), präsentiert es dieses Antigen auf seiner Zelloberfläche, gebunden an ein HLA-Allel. Dieses wird von einem T-Zell-Rezeptor (auf einer T-Zelle, einem speziellen Lymphozyten) erkannt und löst dann in der T-Zelle eine Aktivierung aus, wodurch eine adaptive Immunantwort gegen das Antigen getriggert wird. Der T-Zell-Rezeptor besteht aus den zwei Antigen-spezifischen heterodimeren α- und β-Ketten, die über eine Disulfid-Brücke fest verbunden sind und auf der Zelloberfläche nahe mit CD3-Rezeptoren und ihren ε-, γ-, β- und ζ-Ketten assoziiert sind, die als Kostimulatoren eine wichtige Rolle spielen.
Die erste Generation von CAR-T-Rezeptoren wurde in den 1990er Jahren entwickelt, indem spezifische Rezeptoren auf die immunaktivierenden Proteine der T-Zell-Oberfläche aufgesetzt wurden („chimärisch“). Dabei wurden je eine leichte und eine schwere vom Immunglobulin abgeleitete Proteinkette zur spezifischen Antigen-Erkennung auf eine Transmembran-Domäne aufgesetzt, die in ihrem intrazellulären Abschnitt eine Aktivierungsdomäne aufwies, meist eine ζ-Kette des CD3-Rezeptors. Damit konnte zwar eine HLA-unabhängige Aktivierung erreicht werden, die jedoch aufgrund der geringen Signalkapazität nicht zur dauerhaften Aktivierung führte.
Dies gelang dann mit den CAR-T-Zell-Rezeptoren der zweiten Generation, die wie „normale“ T-Zell-Rezeptoren eine doppelte Signalaktivierung aufwiesen (dual signaling CAR). Dazu wurden chimäre Kostimulatoren eingesetzt, die die T-Zell-Proliferation bei wiederholtem Antigen-Kontakt fördern und anti-apoptotisch wirken, dadurch wurde der Weg zur CAR-T-Zell-Therapie gebahnt.[1]
Wie die meisten Krebstherapien kann auch die CAR-T-Zell-Therapie schwere Nebenwirkungen verursachen. Eine der häufigsten ist das Zytokin-Freisetzungssyndrom (englisch cytokine release syndrome (CRS)). Dabei kommt es zu teils lebensbedrohlichen Symptomen wie Fieber, Schüttelfrost, Atembeschwerden und Hautausschlägen. Die Beschwerden werden vermutlich durch den massiven Zerfall der Krebszellen verursacht, wodurch eine Vielzahl von Zytokinen freigesetzt wird.[2]
Zur Behandlung eines durch CAR-T-Zellen ausgelösten CRS ließ die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) im August 2017 den Antikörper Tocilizumab (Handelsname: Actemra/RoActemra; Hersteller: Roche) zu.[3]
Zur Beseitigung der nach Vermehrung von adoptiv übertragenen CAR-T-Zellen potentiell entstehenden Toxizität verwendet man heute auch induzierbare (synthetische) Suizidgene, die vorab in die CAR-T-Zellen eingebracht werden.[4] Eines dieser Suizidgene ist etwa die induzierbare Caspase iCasp9, die künstlich durch Modifizieren nativer Caspase-9 und Fusion derselben mit einer FK506-Domäne konstruiert wurde.[4][5] Bei etwaigen Nebenwirkungen kann der Löwenanteil dieser CAR-T-Zellen (auch sCAR-T-Zellen, für suizidCAR-T-Zellen) auf Wunsch zum Absterben (Apoptose) gebracht werden, indem das Suizidgen iCasp9 via der FK506-Domäne durch Gabe von Rapamycin (oder einem anderen kleinmoleküligen Dimerisierungsinduktor) aktiviert wird.[5]
In ähnlicher Weise gibt es bei den neuesten Formen von CAR-T-Zellen auch weitere derartige "Sicherheitsschalter". Diese werden vorab eingebaut, um außer Kontrolle geratene CAR-T-Zellen wieder eliminieren zu können. Ein Beispiel ist der Tyrosinkinase-Inhibitor Dasatinib. Mit Dasatinib können CAR-T-Zellen sogar vorübergehend aus- und dann wieder eingeschaltet werden, sobald etwaige Nebenwirkungen abgeklungen sind.[6]
Tisagenlecleucel (Handelsname: Kymriah; Hersteller Novartis) war 2017 der erste Wirkstoff, der zur adoptiven Immuntherapie zugelassen wurde. Dadurch, dass es sich um den ersten Vertreter eines vollkommen neuen Therapieansatzes handelte, spricht man von first in class. Wie die Food and Drug Administration (FDA) mitteilte, sei es in den USA die erste Gentherapie, die zugelassen wurde.[7][8] Seitdem wurden mehrere weitere CAR-T-Zell-Therapeutika entwickelt und zugelassen, die im Folgenden aufgeführt sind.
| Freiname (Handelsname) | Hersteller | Zulassung | Target | Beschreibung | Anwendungsgebiet(e) |
|---|---|---|---|---|---|
| Tisagenlecleucel (Kymriah) | Novartis | 2017 (USA),[9] 2018 (EU) | CD19 | Autologe T-Zellen, die ex vivo genetisch modifiziert wurden, um einen chimären gegen CD19 gerichteten Antigenrezeptor zu exprimieren, der so konzipiert ist, dass er CD19-exprimierende Zellen spezifisch erkennt und das Signal nach der Bindung über die 4-1BB (CD137) und CD3ζ-Signaldomäne weiterleitet.[10] |
|
| Axicabtagen ciloleucel
(Yescarta) |
Kite Pharma / Gilead Sciences | 2017 (USA),[11] 2018 (EU), 2019 (CDN) | CD19 | Autologe T-Zellen, die ex vivo mittels retroviraler Transduktion genetisch modifiziert wurden, um einen chimären Antigenrezeptor (CAR) zu exprimieren, der ein variables Maus-Anti-CD19-Einzelkettenfragment umfasst, das mit der kostimulatorischen Domäne CD28 und der Signaldomäne CD3ζ verbunden ist.[12] |
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| Brexucabtagen autoleucel
(Tecartus) |
Kite Pharma | 2020 (USA,[13] EU[14]) | CD19 | Autologe T-Zellen, die ex vivo mit einem retroviralen Vektor genetisch modifiziert wurden, der für einen gegen CD19 gerichteten chimären Antigenrezeptor (CAR) kodiert, der ein variables Maus-Anti-CD19-Einzelkettenfragment (scFv) umfasst, das mit der kostimulatorischen Domäne CD28 und der Signaldomäne CD3ζ verbunden ist.[14] |
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| Idecabtagen vicleucel
(Abecma) |
Bristol-Myers Squibb[15] | 2021 (USA) 2021 (EU) |
BCMA | Autologe T-Zellen, transduziert mit einem lentiviralem Vektor, um einen chimären Antigenrezeptor zu exprimieren, der gegen das B-Zell-Reifungsantigen (B-cell maturation antigen, BCMA) gerichtet ist. Der CAR besteht aus einem murinen extrazellulären einkettigen variablen Fragment (scFv), das spezifisch für die Erkennung des B-Zell-Reifungsantigens (BCMA) ist, gefolgt von einer humanen CD8α-Gelenk- und Transmembrandomäne, die mit den zytoplasmatischen T-Zell-Signaleinheiten 4-1BB (CD137) und der CD3ζ-Kette verbunden ist.[16] |
|
| Lisocabtagen maraleucel
(Breyanzi) |
Bristol-Myers Squibb[18] | 2021 (USA) 2022 (EU) |
CD19 | Autologe T-Zellen, die ex vivo genetisch modifiziert wurden, um einen chimären Antigenrezeptor zu exprimieren, der gegen CD19 gerichtet ist. Der CAR besteht aus dem monoklonalen FMC63-Antikörper-abgeleiteten monoklonalen Antikörper (scFv), der IgG4-Gelenkregion, der CD28-Transmembrandomäne, der kostimulatorischen Domäne 4-1BB (CD137) und der aktivierten CD3ζ-Domäne.[19] |
|
| Ciltacabtagen autoleucel
(Carvykti) |
Janssen-Cilag[20] | 2022 (USA, EU) | BCMA | Autologe T-Zellen, die ex vivo mit einem replikationsinkompetenten lentiviralen Vektor transduziert wurden, um einen chimären Antigenrezeptor zu exprimieren, der gegen das
B-Zell-Reifungsantigen (BCMA) gerichtet ist. Er enthält zwei Einzeldomänen-Antikörper, die mit einer ko-stimulatorischen 4-1BB-Domäne und einer CD3ζ-Signaldomäne verbunden sind.[21] |
Behandlung erwachsener Patienten mit rezidiviertem und refraktärem multiplen Myelom, die zuvor bereits mindestens drei[21] bzw. vier[22] Therapien erhalten haben, darunter einen Immunmodulator, einen Proteasom-Inhibitor sowie einen anti-CD38-Antikörper.[21][22] |
Die Kosten einer CAR-T-Zell-Therapie sind außergewöhnlich hoch. In den Vereinigten Staaten kostet eine Behandlung mit Yescarta 373.000 US-Dollar pro Patient. Bei Kymriah werden gar 475.000 US-Dollar verlangt. Diese Kosten werden allerdings nur im Fall eines Therapieerfolgs in Rechnung gestellt.[23] Der Therapieerfolg ist durch die Wirkung der Behandlung nach einem Monat definiert.[24] In Deutschland kostet eine Behandlung der ALL und von Non-Hodgkin-Lymphomen mit Kymriah 380.000 €. Begründet werden die hohen Therapiekosten mit hohen Herstellungskosten, die pro Patient etwa 50.000 US-Dollar betragen sollen.[25]
Die CAR-T-Zelltherapie steht derzeit nur an ausgewählten Zentren zur Verfügung, die über ausreichend klinische Erfahrung mit Zelltherapien verfügen. Entsprechend den Qualitätsvorgaben der Zulassungsbehörden werden einzelne Zentren von den Herstellern für die Anwendung der CAR-T-Zell-Therapie geschult. Derzeit sind etwa 15 deutsche Universitätskliniken für eine Behandlung mit Kymriah und/oder Yescarta qualifiziert. Eine offizielle Liste bereits zertifizierter Zentren gibt es bislang nicht. Ansprechpartner sind die behandelnden Onkologen beziehungsweise der Hersteller des entsprechenden CAR-T-Zell-Produkts.[26][27]
Im Jahr 2022 wurde von erfolgreichen CAR-T Therapien bei Lupus erythematodes berichtet.[28] Anfang 2023 wurde auch über eine erfolgreiche Therapie (6 Monate ohne Rückfall) eines Patienten mit autoimmuner Myositis berichtet.[29] Auch Patienten mit systemischer Sklerose wurden erfolgreich behandelt.[30] Die Therapie richtet sich jeweils gegen die B-Zellen, die sich gegen das eigene Körpergewebe gebildet haben.
- A. Ronson, A. Tvito, J. M. Rowe: Treatment of Relapsed/Refractory Acute Lymphoblastic Leukemia in Adults. In: Current Oncology Reports. Band 18, Nr. 6, Juni 2016, S. 39, doi:10.1007/s11912-016-0519-8, PMID 27207612 (Review).
- Bettina Reismüller, Christina Peters, Michael N. Dworzak, Ulrike Pötschger, Christian Urban: Outcome of Children and Adolescents With a Second or Third Relapse of Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL). In: Journal of Pediatric Hematology/Oncology. Band 35, Nr. 5, 2013, S. e200–e204, doi:10.1097/mph.0b013e318290c3d6.
- Nicola Siegmund-Schultze: CAR-T-Zellen. Hoffnung und Hype. und Neue Strategie in der Onkologie. CAR-T-Zellen erreichen die klinische Praxis. In: Deutsches Ärzteblatt. Band 116, Heft 49, (Dezember) 2019, S. B 1887 und S. B 1888–1891.
- Vijay Ramaswamy: CAR T cells for childhood diffuse midline gliomas. (Vgl. www.nature.com).
- Acute Lymphoblastic Leukemia. Leukemia & Lymphoma Society
- CAR-T-Zell-Therapien in Europa zugelassen. Krebsinformationsdienst.de, 30. August 2018
- Update CAR-T-Zell-Therapie: Gentherapie gegen Krebs seit einem Jahr in Deutschland zugelassen. Krebsinformationsdienst.de, 3. September 2019
- CAR T Cells: Engineering Patients’ Immune Cells to Treat Their Cancers. National Cancer Institute (englisch)
- FDA approval brings first gene therapy to the United States. FDA (englisch)
- Leukämie: CAR-T-Zell-Therapie in den USA zugelassen. In: Pharmazeutische Zeitung
- USA lassen erstmals Gentherapie zur Blutkrebsbehandlung zu. Zeit Online, September 2017
- tagesschau.de (4. Februar 2024)
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