Células madre hematopoyéticas editadas producen anticuerpos terapéuticos de forma sostenida en ratones
¿Puede el suministro celular reducir las limitaciones de la administración repetida?
Los medicamentos basados en anticuerpos suelen requerir administraciones repetidas durante largos periodos para mantener su efecto terapéutico. El equipo de investigación diseñó células madre y progenitoras hematopoyéticas (HSPC) editadas genéticamente para que, tras un único trasplante, sus descendientes, las células B, produjeran anticuerpos terapéuticos de forma sostenida. Este estudio preclínico confirmó la producción de anticuerpos en ratones hasta la semana 16 y se publicó como preprint en Research Square. Aún no se ha confirmado si el enfoque puede sustituir las administraciones repetidas o mantener un efecto de por vida en pacientes.
Inserción de casetes de expresión de anticuerpos con CRISPR y confirmación de su producción en ratones
Los investigadores utilizaron CRISPR/Cas9 y reparación dirigida por homología (HDR) para insertar casetes de expresión de anticuerpos en sitios genómicos específicos de las HSPC. Los sitios diana fueron CCR5 en células humanas y Rosa26 en células de ratón. El diseño utilizó los llamados sitios seguros de inserción (safe harbor), pero esa denominación no garantiza la seguridad clínica. Para expresar los anticuerpos se empleó un promotor sintético diseñado para actuar en el linaje de células B.
Se evaluaron un anticuerpo anti-PCSK9 para tratar la hipercolesterolemia y un anticuerpo contra el factor de necrosis tumoral alfa (TNFα) para enfermedades autoinmunes. Las HSPC humanas editadas lograron establecerse como injerto en ratones inmunodeficientes, pero la producción de anticuerpos en sangre fue mínima. Los investigadores señalaron una limitación de este modelo: las células B humanas tienen dificultades para madurar lo suficiente y convertirse en células secretoras de anticuerpos. Por separado, las células B humanas editadas directamente secretaron anticuerpos en cultivo, y el medio de cultivo de las células productoras del anticuerpo anti-TNFα inhibió la actividad de TNFα en una prueba funcional.
La producción in vivo se evaluó trasplantando HSPC de ratón a ratones inmunocompetentes. Los anticuerpos se detectaron en suero a partir de la cuarta semana después del trasplante; las concentraciones aumentaron hasta la semana 12 y se mantuvieron hasta el final de la observación, en la semana 16. La concentración media en la semana 16 fue de 206 μg/mL para el anticuerpo anti-PCSK9 y de 5,5 μg/mL para el anti-TNFα. Los investigadores indicaron rangos de concentración asociados al tratamiento en humanos de aproximadamente 10–15 μg/mL y 3–7 μg/mL, respectivamente. Sin embargo, se trata de una comparación de concentraciones; los resultados no demuestran una mejora de la enfermedad en los ratones trasplantados ni eficacia terapéutica en pacientes.
Posibilidades de regular la secreción y retos de la carga del trasplante
Los investigadores también estudiaron si era posible regular la secreción de anticuerpos. En experimentos de cultivo con células B humanas y células plasmáticas diferenciadas a partir de ellas, añadieron al anticuerpo un dominio desestabilizador basado en la proteína FKBP12 y ajustaron la secreción de forma reversible al añadir o retirar la molécula pequeña Shield-1. Sin embargo, la adición del dominio redujo la expresión frente a los anticuerpos sin dicho dominio, incluso en presencia de Shield-1. Estos resultados no permiten determinar si el mismo control es posible in vivo en animales.
Esta plataforma apunta a la posibilidad de proporcionar anticuerpos a largo plazo con un único trasplante celular. No obstante, los experimentos en ratones incluyeron acondicionamiento con radiación, y el grado de establecimiento del injerto en la médula ósea fue menor en el grupo editado que en el grupo de control. Para aplicar este enfoque a pacientes que reciben dosis repetidas de anticuerpos habría que reducir la carga del acondicionamiento y asegurar un establecimiento suficiente del injerto y la seguridad a largo plazo. La combinación con acondicionamiento de intensidad reducida sigue siendo una posibilidad planteada por los investigadores para el futuro.
Los detalles de los experimentos y los resultados están disponibles en el texto completo; la información bibliográfica del preprint figura en el registro de PubMed.
Monoclonal antibodies represent half of the top ten selling drugs. Their proven efficacy, however, generally requires repeated administration for prolonged periods of time. In contrast, cell-based therapies offer a different set of pharmacokinetics and pharmacodynamics than traditional medicines, including the potential to have lifetime durability after a single infusion. Here, we describe a genome-engineered stem cell-based platform for continuous antibody production from a single dose. Using CRISPR/Cas9 homology-directed repair mediated editing, we precisely integrated therapeutic antibody expression cassettes into a safe-harbor locus of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs). Upon differentiation, these gene-targeted HSPCs generate B cells that secrete monoclonal antibodies. We validated this platform using two clinically approved antibodies, achieving efficient targeted integration of the gene-targeted antibodies (GT-Ab) in human HSPCs that successfully engraft in immunodeficient mice. Direct engineering of human B cells demonstrated robust secretion of therapeutic antibodies. To evaluate in vivo antibody production, we transplanted engineered GT-Ab murine HSPCs into immunocompetent mice, achieving durable serum antibody concentrations within the therapeutic range over several months. Lastly, by fusing the antibody to a destabilization domain, we enabled tunable antibody secretion via small molecule regulation. This modular platform establishes a potentially curative approach for chronic diseases currently reliant on repeated antibody administration, offering durable antibody production from a single treatment.
En la hipercolesterolemia o las enfermedades autoinmunes que requieren dosis repetidas de anticuerpos, las células B descendientes de células madre hematopoyéticas editadas podrían reducir la carga de administración si suministraran anticuerpos de forma sostenida. Este estudio evaluó esa posibilidad en fase preclínica con dos anticuerpos. Para valorar su aplicación real habría que comparar los beneficios de las inyecciones de anticuerpos actuales con la carga de obtener y editar células, trasplantarlas y administrar el acondicionamiento. Dado que la producción varió entre los anticuerpos, también habrá que determinar si se pueden mantener de forma fiable las concentraciones necesarias y controlar una producción excesiva. No se han demostrado la eficacia en pacientes, la persistencia de por vida ni el ahorro de costes; la regulación de la secreción observada en cultivo también debe validarse in vivo.