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年终盘点:CAR-T细胞重磅研究解读

来源: 药渡  Fri Jan 08 16:10:40 CST 2021 A- A+

CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy),即嵌合抗原受体T细胞免疫疗法。该疗法是一种出现了很多年但近几年才被改良使用到临床中的新型细胞疗法。在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治疗上有着显著的疗效,被认为是最有前景的肿瘤治疗方式之一。正如所有的技术一样,CAR-T技术也经历一个漫长的演化过程,正是在这一系列的演化过程中,CAR-T技术逐渐走向成熟。

这种新的治疗策略的关键之处在于识别靶细胞的被称作嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor, CAR)的人工受体,而且在经过基因修饰后,病人T细胞能够表达这种CAR。在人体临床试验中,科学家们通过一种类似透析的过程提取出病人体内的一些T细胞,然后在实验室对它们进行基因修饰,将编码这种CAR的基因导入,这样这些T细胞就能够表达这种新的受体。这些经过基因修饰的T细胞在实验室进行增殖,随后将它们灌注回病人体内。这些T细胞利用它们表达的CAR受体结合到靶细胞表面上的分子,而这种结合触发一种内部信号产生,接着这种内部信号如此强效地激活这些T细胞以至于它们快速地摧毁靶细胞。

近年来,CAR-T免疫疗法除了被用来治疗急性白血病和非霍奇金淋巴瘤之外,经改进后,也被用来治疗实体瘤、自身免疫疾病、HIV感染和心脏病等疾病,具有更广阔的应用空间。基于此,针对2020年CAR-T细胞疗法取得的最新进展,小编进行一番盘点,以飨读者。

1.Science和Cell子刊:借助大数据开发出治疗癌症的“智能”细胞疗法

doi:10.1016/j.cels.2020.08.002; doi:10.1126/science.abc6270

寻找既能杀死癌细胞又能让正常组织不受伤害的药物是肿瘤学研究的最高目标。在两篇新的论文中,来自美国加州大学旧金山分校和普林斯顿大学的研究人员提出用“智能(smart)”细胞疗法破解这一难题的互补策略:除非被仅在癌细胞中同时出现的一组蛋白所激活,否则这些活的细胞药物会保持惰性。

这种通用方法的生物学方面已经在Wendell Lim博士及其同事们在加州大学旧金山分校细胞设计计划和美国国家癌症研究所赞助的合成免疫学中心的实验室中探索了好几年。但是,他们的新研究通过将前沿的治疗细胞工程与先进的计算方法相结合,为这方面增加了一个强大的新维度。

在第一篇发表在2020年9月23日的Cell Systems期刊上的标题为“Discriminatory Power of Combinatorial Antigen Recognition in Cancer T Cell Therapies”的论文中,Lim实验室的成员与普林斯顿大学路易斯-西格勒综合基因组学研究所计算机科学家Olga G. Troyanskaya博士的研究小组联手。通过使用机器学习方法,他们分析了在癌症和正常细胞中发现的数千种蛋白的海量数据库。随后,他们筛选了数百万种可能的蛋白组合,以构建出一个蛋白组合目录,可用于精确地只靶向癌细胞,而不靶向正常细胞。

在第二篇发表在2020年11月27日的Science期刊上的标题为“Precise T cell recognition programs designed by transcriptionally linking multiple receptors”的论文中,Lim及其同事们随后展示了如何将这些通过计算得出的蛋白数据用于推动设计有效和高度选择性的癌症细胞疗法。

2.Science子刊详解:临床试验表明靶向GD2的CAR-T细胞有望治疗神经母细胞瘤

doi:10.1126/scitranslmed.abd6169

在一项新的研究中,来自英国大奥蒙德街儿童医院和伦敦大学学院等研究机构的研究人员开发出一种旨在靶向癌性肿瘤的新型CAR-T细胞疗法,它在患有神经母细胞瘤(一种罕见的儿童癌症)的儿童身上显示出有希翼的早期结果。相关研究结果发表在2020年11月25日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Antitumor activity without on-target off-tumor toxicity of GD2–chimeric antigen receptor T cells in patients with neuroblastoma”。

在这项原则性验证研究中,这些编辑对患者自身的T细胞(一种免疫细胞)进行了基因改造,使之具备识别和杀死神经母细胞瘤细胞的能力。12名复发性或难治性神经母细胞瘤儿童接受了这种治疗,这是英国癌症研究中心资助的I期临床试验的一部分。

这项研究是首批证明CAR-T细胞实现实体癌快速消退的研究之一。虽然有益效果只持续了很短的时间,但是它提供了重要的证据表明这种特殊的CAR-T细胞疗法可以作为未来治疗儿童实体癌的方法。

3.Science子刊:转录因子STAT5持续激活可提高CAR-T细胞的抗肿瘤免疫反应

doi:10.1126/sciimmunol.aba5962

使用嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)的过继性细胞疗法显示出强大的抗肿瘤免疫力,但T细胞衰竭可能损害它们的疗效。多功能性CD4+ T细胞的存在通常与良好的抗肿瘤免疫力有关。科学家们之前发现IL-7处理可诱导产生多种细胞因子的多功能性CD4+ T细胞激活。

在一项新的研究中,来自美国奥古斯塔大学等研究机构的研究人员报告,肿瘤特异性CD4 + T细胞中的转录因子STAT5持续激活驱动了多功能性T细胞的产生。相关研究结果发表在2020年10月30日的Science Immunology期刊上,论文标题为“Persistent STAT5 activation reprograms the epigenetic landscape in CD4+ T cells to drive polyfunctionality and antitumor immunity”。

他们发现,小鼠STAT5A的组成型活性形式(constitutively active form of murine STAT5A, CASTAT5)的异位表达使得肿瘤特异性CD4 + T细胞能够进行稳健的扩增,强效地浸润肿瘤,并在CD4 + T细胞过继转移模型系统中引发抗肿瘤CD8 + T细胞反应。

综合表观基因组学和转录组学分析表明,CASTAT5诱导了CD4 + T细胞中全基因组范围内的染色质重塑,并建立了独特的表观遗传学和转录景观。单细胞RNA测序分析进一步鉴定了CASTAT5转导的CD4 + T细胞的一个亚群,该亚群具有指示多功能性T细胞祖细胞(progenitor polyfunctional T cell)的分子特征。

这些研究人员发现在小鼠B细胞淋巴瘤模型中,经过改造后共同表达CASTAT5和靶向CD19的嵌合抗原受体(CAR)的T细胞的过继转移导致多功能性CD4 + CAR-T细胞产生。这一发现使得CASTAT5具有潜在的治疗意义。

4.Nat Med:I期临床试验表明双特异性CD19/CD20 CAR-T细胞有望治疗复发性B细胞恶性肿瘤

doi:10.1038/s41591-020-1081-3

嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)疗法被认为是治疗多种类型肿瘤的突破性技术。非霍奇金淋巴瘤(Non-Hodgkin lymphoma, NHL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)是两种CD19阳性的B细胞癌症,已经用识别CD19的CAR-T细胞进行治疗。虽然CD19是位于B细胞表面上的经典分子,但是仅靶向CD19会导致它的表达下调的方法经常遭遇治疗失败。

为了克服这一局限性,Shah等人在一项新的研究中利用一种自动化细胞处理平台开发出双特异性靶向CD19和CD20的CAR-T细胞(下称CD19/CD20 CAR-T细胞)疗法。

这项研究是一项1期剂量递增和扩大临床试验。在这项临床试验中,利用这些双特异性CAR-T细胞治疗NHL或CLL患者。基于此,本临床研究中纳入了26名此前经历多次抗B细胞治疗而遭遇失败的患者。总的来说,这种双特异性CAR-T细胞疗法被认为在治疗上是安全的。分别有64%和32%的患者出现细胞因子释放综合征和神经毒性。总体反应率为82%,12名接受高剂量、新鲜制备的CD19/CD20 CAR-T细胞的患者均有反应。相反,43%接受低温保存CD19/CD20 CAR-T细胞的患者遭遇治疗失败。这表明,使用新鲜制备的CD19/CD20 CAR-T细胞可能是治疗成功的关键。最后,3名患者对这种治疗没有反应。所有无应答者均表现出高水平的循环CAR-T细胞,这提示着存在抗原刺激,但是这些CAR-T细胞的杀伤活性明显下降。

5.重磅!科学家成功制造出新型CAR-NKT细胞 或有望开发新型免疫疗法治疗实体瘤

doi:10.1038/s41591-020-1074-2

自然杀伤性T细胞(NKT)是一类被证明在鼠类肿瘤模型中具有潜在抗癌特性的免疫细胞,如今研究人员有望利用NKT细胞开发一种新型免疫疗法来治疗癌症患者。近日,一篇发表在国际杂志Nature Medicine上题为“Anti-GD2 CAR-NKT cells in patients with relapsed or refractory neuroblastoma:an interim analysis”的研究报告中,来自贝勒医学院等机构的科学家们通过研究利用嵌合抗原受体(CAR)对人类NKT细胞进行遗传修饰,从而就能特异性地识别并攻击神经母细胞瘤(一种儿童癌症),修饰后的NKT就能表达白介素-15(IL-15),其是一种能支撑NKT细胞生存的天然蛋白。

这项研究中,研究人员公布了一项正在进行的临床试验的中期结果,结果表明,修饰后的NKT细胞是安全的,其能定植到肿瘤中,在受试的三名患者中,有一名患者机体成功诱导除了对骨转移病灶退化的客观反应。最早的CAR修饰细胞是免疫T细胞,CAR T细胞被证明能有效治疗白血病和淋巴瘤,然而科学家们在尝试利用CAR T细胞治疗实体瘤的过程中却遭遇了一些挑战,临床前研究结果表明,NKT细胞能提供一种新方法来帮助增强CAR导向的癌症免疫疗法。

研究者Leonid Metelitsa教授说道,除了能在小鼠模型机体中有效抵御肿瘤外,NKT细胞在实体瘤中的存在也与癌症患者有利的结果直接相关。此前研究结果表明,NKT细胞拥有广谱的抗肿瘤活性。比如,这些细胞能迁移到肿瘤位点,在那里杀灭肿瘤相关的巨噬细胞等,而巨噬细胞是一类能促进肿瘤生长和转移的免疫细胞。此外,NKT细胞的激活还能间接促进NK细胞和T细胞所介导的抗肿瘤免疫反应。

6.JCI:重大进展!开发出CAART细胞疗法,有望治疗粘膜寻常型天疱疮等自身免疫性疾病

doi:10.1172/JCI138416

在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员发现,在动物模型中,一种强大的潜在治疗自身免疫性疾病粘膜寻常型天疱疮(pemphigus vulgaris, PV)的新方法是安全而有效的。他们根据从一种名为嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)疗法的前沿抗癌策略中获得的经验,设计和开发了这种新的细胞靶向疗法,其中,CAR-T细胞疗法是对患者自身的T细胞进行基因改造,然后将这些经过基因改造的T细胞灌注回患者体内来攻击癌细胞。类似的基因修饰可引导T细胞选择性地破坏导致粘膜PV的自身反应性B细胞。这些发现为启动临床研究铺平了道路,并为可能开发基于细胞的自身免疫性疾病新疗法建立了临床前测试模式。相关研究结果近期发表在Journal of Clinical Investigation期刊上,论文标题为“Antigen-specific B-cell depletion for precision therapy of mucosal pemphigus vulgaris”。

在标准的CAR-T细胞方法中,医生从患者血液中采集T细胞,对这些T细胞进行基因改造使之攻击B细胞,在实验室中培养并扩增这些经过基因改造的T细胞,然后将这些CAR-T细胞重新注入患者体内,以寻找并消灭体内所有的B细胞,包括导致淋巴瘤的B细胞和正常的B细胞。不过,这些研究人员并没有采用CAR-T细胞策略来消灭PV患者体内的所有B细胞,而是对这种策略进行了调整,使得它变得更加精准;具体的想法就是对PV患者的T细胞进行基因改造,使得DSG3成为经过基因改造后的T细胞表面上的诱饵受体的一部分,并对这些T细胞进行编程,使之仅攻击和杀死产生抗DSG3抗体的B细胞。这种“外科手术式打击”的方法原则上只破坏产生抗DSG3抗体的特定B细胞,而使得免疫系统的其他部分保持完整,因而避免了广泛的免疫抑制给患者带来的感染风险的增加。

7.Cell:研究揭示免疫疗法引发神经毒性的原因

doi:10.1016/j.cell.2020.08.022

最近一项新研究发现,在保护血脑屏障(BBB)的脑细胞中发现了CD19分子。众所周知,CD19是CAR-T细胞免疫疗法中的明星靶点,广泛表达于白血病,淋巴瘤和多发性骨髓瘤细胞表面。

Perelman医学院系统药理学和转化治疗学助理教授Avery Posey博士领导的研究小组发现表明,这可能是接受CD19 CAR T细胞免疫疗法的患者出现神经毒性的原因。相关结果发表在《Cell》杂志上。Posey说:“大家的研究表明,部分非B细胞中存在CD19表达,这可能与大家在以CD19为靶点的CAR T细胞疗法治疗的患者中观察到的神经毒性有关。因此,大家是否可以确定一个更好的靶标来消除CD19以外的与B细胞相关的恶性肿瘤,或者大家可以围绕CD19的这种脑细胞表达进行工程改造,并对CAR T细胞进行优化。”

该小组观察到,将CAR T细胞靶向导入小鼠中时,即使小鼠缺乏B细胞,其大脑血脑屏障通透性也会提高,但是当以人CD19作为对照治疗时(小鼠不表达人CD19),血脑屏障通透性则没有明显变化。与针对其他B细胞蛋白(例如CD20)的治疗相比, CD19免疫治疗中神经毒性的发生率更高,该研究强调了寻找除B细胞之外的任何潜在表达CD19分子的细胞亚群的重要性。

8.Science子刊:溶瘤病毒和CAR-T细胞疗法联手可有效根除实体瘤

doi:10.1126/scitranslmed.aaz1863

在一项新的研究中,来自美国希翼之城的研究人员将两种强效的免疫疗法---溶瘤病毒(oncolytic virus)和嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)疗法---结合起来,成功地靶向和根除单独用CAR-T细胞疗法很难治疗的实体瘤。相关研究结果发表在2020年9月2日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Effective combination immunotherapy using oncolytic viruses to deliver CAR targets to solid tumors”。

当溶瘤病毒被添加到癌细胞中后,它迫使大量的CD19在癌细胞表面上表达(紫色)。图片来自 City of Hope

在这项可能导致对难治性实体瘤患者进行临床试验的临床前研究中,这些研究人员通过对溶瘤病毒进行基因改造,使之进入肿瘤细胞,并诱导它们在肿瘤细胞表面上表达CD19蛋白。然后,他们能够使用靶向CD19的CAR-T细胞来识别和攻击这些实体瘤。

CD19 CAR-T细胞疗法已被美国食品药品管理局(FDA)批准用于治疗某些类型的血液癌症,即B细胞淋巴瘤和急性淋巴细胞白血病。这项新的研究可能会扩大CD19 CAR-T细胞的使用范围,用于治疗可能患有任何实体瘤的患者。

论文共同通讯编辑、希翼之城血液学与造血细胞移植系助理教授Saul Priceman博士说,“大家的研究表明溶瘤病毒是一种强大而有前途的方法,可以与CAR-T细胞疗法战略性地结合起来,以便更有效地靶向实体瘤。”

9.Nat Med:开发出靶向HIV病毒库的Dual-CAR-T细胞,为治愈HIV感染奠定基础

doi:10.1038/s41591-020-1039-5

在一项新的研究中,来自美国拉根研究所、宾夕法尼亚大学和麻省总医院的研究人员描述了一种新型双CAR-T(Dual CAR T cell, Dual-CAR-T)细胞免疫疗法可以帮助对抗HIV感染。相关研究结果于2020年8月31日在线发表在Nature Medicine期刊上,论文标题为“Dual CD4-based CAR T cells with distinct costimulatory domains mitigate HIV pathogenesis in vivo”。论文通讯编辑为拉根研究所的Todd Allen博士和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院微生物学教授Jim Riley博士。论文第一编辑为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院研究生Colby Maldini和拉根研究所研究员Daniel Claiborne博士。

作为一种新型的CAR-T细胞,这种Dual-CAR-T细胞是通过对T细胞进行基因改造使得同一个T细胞表达两种CAR。每种CAR都携带一个CD4蛋白,使得它能够靶向HIV感染细胞,而且每种CAR还有一个共刺激结构域,用于向CAR-T细胞发出信号,增加这些T细胞的免疫功能。第一种CAR含有4-1BB共刺激结构域,可刺激细胞增殖和持久性,而第二种CAR具有CD28共刺激结构域,可增加这些T细胞杀伤HIV感染细胞的能力。

由于HIV经常感染T细胞,他们还添加了一种叫做C34-CXCR4的蛋白,这种蛋白是在宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院血液肿瘤科教授James Hoxie博士的实验室中开发出的。C34-CXCR4可以防止HIV附着在T细胞上,因而也就阻止这种病毒感染它们。最终产生的Dual-CAR-T细胞寿命长,在应对HIV感染时进行复制,有效杀灭被感染的细胞,并对HIV感染形成部分抵抗力。

当将受保护的Dual-CAR-T细胞给送到HIV感染的小鼠体内时,这些研究人员观察到HIV复制速度变得较慢,而且相比于未给送Dual-CAR-T细胞的小鼠,它们具有更少的HIV感染细胞。他们还观察到这些小鼠血液中的HIV病毒数量减少,CD4+T细胞得以保存下来。此外,当他们在HIV感染的小鼠中组合使用Dual-CAR-细胞细胞和ART时,这种病毒被更快地抑制,这就导致HIV病毒库比仅接受ART治疗的小鼠更小。

10.Nat Biotechnol:通过代谢工程为细胞疗法提供一种新型的安全关闭开关

doi:10.1038/s41587-020-0580-6

作为一家开发新型的基于营养物的控制开关以解决与细胞疗法相关的安全问题的企业,Auxolytic企业近期宣布完成了它的一项基础性研究。相关研究结果于2020年7月13日在线发表Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Metabolic engineering generates a transgene-free safety switch for cell therapy”。在这篇论文中,该企业与斯坦福大学医学院的研究人员合作,展示了它为为各种类型的细胞疗法开发出一种新型的安全“关闭”开关,当观察到严重的副作用时,利用这种安全开关就可能让医生减轻这些副作用。论文通讯编辑为斯坦福大学医学院儿科教授Matthew Porteus博士。论文第一编辑为斯坦福大学医学院博士后研究员Volker Wiebking博士。

这种关闭开关的工作原理是通过敲除细胞中的特定基因,从而使得细胞对特定营养物产生依赖才能生存下去。在实践中,患者会在细胞治疗的同时服用特定的营养物。如果出现严重的副作用,就会停止服用这种营养物,从而耗尽体内的治疗性细胞,减少或停止副作用。

论文共同编辑、Auxolytic企业创始人James Patterson博士说,“细胞疗法已经成为治疗许多疾病的突破口,但每种类型的细胞疗法都与潜在的非常严重的不良事件有关,这限制了可以受益的患者数量,通常只用于病情严重或经过大量预先治疗的患者群体。鉴于这些挑战,大家相信大家开发控制开关的方法可能代表一种全新的方式来提高细胞治疗的安全性,同时又不会牺牲原始细胞的完整性。大家期待着与推进突破性细胞疗法的企业合作,以改进他们的产品,并扩大能够从中受益的患者数量。”

11.Nat Biotechnol:表达ADR的CAR-T细胞可避免遭受宿主免疫排斥

doi:10.1038/s41587-020-0601-5

经过改造的T细胞是对抗一系列恶性肿瘤的有效疗法,但目前的方法依赖于自体T细胞,而自体T细胞制造困难且昂贵。要开发不被受体免疫系统排斥的强效异体T细胞,需要消除T细胞反应和自然杀伤细胞(NK)反应,这是因为这些反应通过各种机制消除外来细胞。

在一项新的研究中,来自美国贝勒医学院的研究人员对一种介导活化的T细胞和NK细胞清除的受体进行改造,从而阻止异体T细胞受到排斥。由此产生的异体免疫防御受体(alloimmune defense receptor, ADR)选择性地识别4-1BB,即一种由活化的淋巴细胞暂时上调表达的细胞表面受体。相关研究结果于2020年7月13日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Engineered off-the-shelf therapeutic T cells resist host immune rejection”。

12.PNAS:识别特定类型短糖链的CAR-T细胞有望治疗一系列实体瘤

doi:10.1073/pnas.1920662117

一种称为CAR-T细胞疗法的方法已经成功地用于治疗淋巴瘤和白血病等血癌患者。它通过添加一种能识别癌细胞表面独特特征的抗体片段来对患者自身的T细胞进行基因改造。在一项新的研究中,来自美国伊利诺伊大学厄本那香槟分校、芝加哥大学和丹麦哥本哈根大学的研究人员报道,他们极大地拓宽了这种方法的潜在靶标:他们的经过基因改造的T细胞可以攻击来自人类和小鼠的各种实体瘤癌细胞。相关研究结果发表在2020年6月30日的PNAS期刊上,论文标题为“Structure-guided engineering of the affinity and specificity of CARs against Tn-glycopeptides”。

论文通讯编辑、伊利诺伊大学厄本那香槟分校博士后研究员Preeti Sharma说,“癌细胞在其表面表达某些蛋白,这些蛋白是由于不同种类的突变而产生的。在这项研究中,大家正在研究附着某些短糖链的蛋白靶标。”

Sharma说,某些类型的癌细胞表面上异常短的糖链是由突变导致的,这些突变破坏了将这些糖链连接到蛋白上的分子途径。与这些异常的糖链结合的药物可以优先识别癌细胞,放过健康细胞。

13.Science子刊:利用表达FOXP3蛋白的TCR-T细胞治疗1型糖尿病已接近临床

doi:10.1126/scitranslmed.aay6422

在一项新的研究中,Rawlings及其研究团队与贝纳罗亚研究所主席Jane Buckner博士着重关注T细胞,即免疫系统中抗击疾病的白细胞。相关研究结果发表在2020年6月3日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Gene editing to induce FOXP3 expression in human CD4+ T cells leads to a stable regulatory phenotype and function”。

在1型糖尿病中,称为效应T细胞的特定类型免疫细胞会错误地攻击胰腺中产生胰岛素的胰岛细胞。这些胰岛细胞的职责是感知血液中葡萄糖水平上升,并通过释放胰岛素作出反应。由于免疫系统的其他组成部分---调节性T细胞(Treg)---不能正常发挥作用,所以这种攻 击仍在继续。

为了阻止这种攻击,Rawlings实验室设计了一种方法:对患者自身的T细胞进行基因改造,使得它们像正常的Treg细胞一样发挥作用。他们希翼当移植回患者体内时,这些经过基因改造或者说基因编辑的调节样T细胞(edited regulatory-like T cell, edTreg)进入胰腺 ,在那里它们可以帮助抑制过度活跃的免疫反应,从而维持和保护这些胰岛细胞的功能。

这篇论文展示了这些研究人员是如何利用基因编辑技术来靶向人T细胞中的FOXP3基因的。通过激活FOXP3,他们为T细胞提供了形成Treg细胞所需的指令。

由此产生的edTreg细胞看起来与天然Treg细胞非常相似。当在动物模型和组织培养物中进行测试时,它们的功能也像天然Treg细胞。最后,这些研究人员展示了他们如何让这些经过基因改造的细胞具有抗原特异性。根据Rawlings的说法,这一功能是通过将T细胞受体 (TCR)附着在这些经过基因改造的细胞的表面上来实现的,这对于将这些细胞引导到糖尿病患者的胰腺中将是至关重要的。

进一步验证这些结果的研究将有助于为针对1型糖尿病细胞疗法的I期临床试验铺平道路。他说,“这些数据首次证实通过激活FOXP3的方式进行基因改造足以制造出功能性的edTreg细胞。这不仅是一个里程碑式的研究发现,而且可以直接转化为临床使用。”

14.Nature重大突破!用CAR-T细胞治疗衰老!

doi:10.1038/s41586-020-2403-9

衰老是细胞老化的一个标志,并导致许多疾病。一种使免疫细胞靶向衰老细胞的新方法可能提供更好的治疗选择。衰老是细胞应激反应的一种形式。在某些情况下,它可能是有害的,人们正在努力开发针对衰老细胞的疗法。在《自然》(Nature)杂志上,Amor等人描述 了一种选择性去除小鼠衰老细胞的方法。

编辑采用了一种目前用于抗癌治疗的技术。在这种疗法中,T细胞从个体中移除,在回输之前,对其进行操作,以增强其针对癌细胞的能力。这种细胞被称为CAR T细胞,因为它们被设计成表达所谓的嵌合抗原受体(CAR)。CAR的设计目的是识别并结合存在于癌细胞表面的 一种称为抗原的蛋白质的特定片段。如果这种相互作用发生,T细胞就会被激活并杀死肿瘤细胞。识别只在肿瘤细胞上表达的抗原是一个关键的挑战,因为CAR T细胞杀死健康细胞可能导致严重的副作用。

为了找到针对衰老细胞的抗原,Amor和同事分析了衰老的人和小鼠细胞中发现的跨膜蛋白的表达。八个最有希翼的候选之一是尿激酶型纤溶酶原激活受体(uPAR)。对先前发表的关于人类组织中蛋白和RNA表达的数据进行的检查显示,uPAR要么未被检测到,要么在人体的大 部分器官(包括中枢神经系统、心脏和肝脏)中以低水平存在。然而,Amor和同事发现uPAR在体内和体外衰老细胞中都有高表达。有趣的是,缺乏跨膜区域的一种可溶性uPAR (suPAR)是SASP反应期间分泌的一种成分。suPAR的存在是一些慢性疾病的标志,包括糖尿病和肾病 ,衰老在这些疾病中起作用。

在确定uPAR作为衰老细胞的普遍标志后,Amor和他的同事设计了靶向uPAR的CAR T细胞。鉴于癌变前的细胞(那些可能在成为癌细胞)出现衰老以及很多抗癌治疗导致肿瘤细胞进入衰老来阻止他们的分裂,编辑调查了这些CAR T细胞是否可以有效治疗癌症。他们报告说,以 uPAR为靶点的CAR T细胞治疗可以消除小鼠肝癌和肺癌模型中衰老的前恶性和恶性细胞。已经有人提出,通过后续针对衰老细胞的治疗,抗癌疗法可能会得到改善。Amor和他的同事在小鼠身上的研究证实了这种使用具有senolytic CAR T细胞的方法提高了抗癌治疗的有效 性。

使用senolytic CAR - T细胞的部分吸引力在于其治疗衰老涉及的许多疾病的潜力。事实上,Amor和他的同事证明,如果小鼠接受senolytic CAR T细胞治疗,可以改善非酒精性脂肪性肝炎(一种严重的脂肪肝)动物模型的肝纤维化结果。

15.Cell Stem Cell:靶向CD133的CAR-T细胞有望治疗胶质母细胞瘤

doi:10.1016/j.stem.2020.04.008

在一项新的研究中,来自加拿大麦克马斯特大学和多伦多大学的研究人员开发出一种很有前景的免疫疗法,可用于治疗一种致命的成人脑癌形式,即胶质母细胞瘤(glioblastoma)。相关研究结果于2020年5月27日在线发表在Cell Stem Cell期刊上,论文标题为“The Rational Development of CD133-Targeting Immunotherapies for Glioblastoma”。

这种称为嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)疗法的免疫疗法涉及在实验室中对来自患者血液的T细胞进行基因改造,使得它们直接靶向结合胶质母细胞瘤细胞表面上的一种称为CD133的特定蛋白,并消灭这些癌细胞。

当在携带人类胶质母细胞瘤的小鼠身上使用时,靶向CD133的CAR-T细胞疗法被认为是成功的,这是因为它减少了这些小鼠的肿瘤负担,提高了它们的生存率。

来自这项研究的数据促使在加拿大汉密尔顿市成立了一家名为Empirica Therapeutics的脑癌免疫治疗企业。该企业的目标是在2022年之前,针对CD133特异性的CAR-T细胞疗法和其他疗法在复发性胶质母细胞瘤患者中进行临床试验。(生物谷 Bioon.com)

16.Science子刊:重大进展!揭示4-1BB共刺激促进CAR-T细胞存活机制

doi:10.1126/scisignal.aay8248

接受嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)治疗的患者的最佳抗肿瘤反应与治疗后这些细胞的持久性(即持续存在)有关,特别是靶向CD19阳性血液恶性肿瘤的CAR-T细胞。4-1BB共刺激的CAR(BBζ)T细胞比CD28共刺激的CAR(28ζ)T细胞在过继细胞转移后表现出更长的持久性。4-1BB信号转导即使在28ζCAR激活的情况下也能提高T细胞的持久性,这表明4-1BB细胞质结构域介导不同的促存活信号。

在一项新的研究中,为了详细地研究CAR的信号转导,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员为CD19特异性CAR-T细胞开发出一种无细胞的基于配体激活的体外培养系统。相关研究结果近期发表在Science Signaling期刊上,论文标题为“4-1BB costimulation promotes CAR T cell survival through noncanonical NF-κB signaling”。

他们观察到,与28ζCAR-T细胞相比,BBζCAR-T细胞的体外存活率和随后的增殖率更高。具体而言,与表达CD28的CAR-T细胞相比,表达4-1BB的CAR-T细胞在体外存活时间更长,增殖得更多。与表达CD28的CAR-T细胞相比,表达4-1BB的CAR-T细胞表现出增强的非经典核因子κB(ncNF-κB)信号转导和下降的凋亡因子表达。这些研究结果表明,在未来的CAR-T细胞设计中,操纵ncNF-κB信号转导通路可能会带来临床益处。

他们发现在无配体结合时,仅BBζCAR激活了T细胞中的ncNF-κB信号转导,而在配体结合后,抗CD19 BBζCAR进一步增强了ncNF-κB信号转导。降低ncNF-κB信号转导降低了抗CD19 BBζ T细胞的增殖和存活率,这与Bim的促凋亡异构体的丰度显著增加有关。

17.NEJM:临床试验表明大多数复发性/难治性套细胞淋巴瘤患者受益于CAR-T细胞疗法

doi:10.1056/NEJMoa1914347

在一项新的为期一年的随访研究中,来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心等研究机构的研究人员发现大多数对先前疗法有抵抗力的套细胞淋巴瘤患者可能受益于靶向CD19的嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)疗法。相关研究结果发表在2020年4月2的New England Journal of Medicine期刊上,论文标题为“KTE-X19 CAR T-Cell Therapy in Relapsed or Refractory Mantle-Cell Lymphoma”。

这项多中心、20个位点的II期ZUMA-2研究报道了在总共74名患者中,93%的患者对CAR-T细胞疗法KTE-X19有反应,其中67%的患者获得了完全反应。在中位随访一年时,57%的患者完全缓解,估计无进展生存期和总生存期分别为61%和83%。在进行此分析时,这项研究中所有治疗的患者中76%仍然活着。

在CAR-T细胞疗法中,通过一种称为白细胞分离术(leukapheresis)的过程提取患者的T细胞,经过基因改造后使得它们表达有助于它们攻击癌细胞的CAR分子。这些经过改造的T细胞被注入回患者体内。在这项新的研究中,一种称为KTE-X19的CAR-T细胞疗法被开发出并用于治疗患者。

论文通讯编辑、德克萨斯大学MD安德森癌症中心淋巴瘤与骨髓瘤教授Michael Wang博士说,“ZUMA-2是首个利用CAR-T细胞治疗复发性/难治性套细胞淋巴瘤的II期多中心研究,它的疗效和安全性结果令人鼓舞。尽管这项研究仍在继续,但是大家报告的结果(包括可控的安全性)表明这种疗法对于复发性或难治性套细胞淋巴瘤患者是一种有效且可行的治疗选择。”

18.Nat Med:一种提高CAR T疗法治疗脑癌疗效的新方法!

doi:10.1038/s41591-020-0827-2

两种儿童脑癌复发后很难治疗--成神经管细胞瘤和室管膜细胞瘤,这是一项使用新型疗法的临床试验的目标。贝勒医学院、德州儿童医院和多伦多病童医院(SickKids)究人员领导的国际研究小组已经开发出一种新方法,直接将合适靶点的嵌合抗原受体(CAR)T细胞输送到脑脊液肿瘤周围。

研究人员在Nature Medicine杂志上发表报告说,这种方法在治疗小鼠模型上的这些癌症是有效的。这些发现支撑进一步的临床研究,以评估这种策略治疗儿童脑癌的疗效,儿童脑癌是儿童癌症死亡的最常见原因。事实上,德克萨斯儿童医院和贝勒医学院的一项儿童临床试验正在招募患者来测试这种方法的安全性和抗肿瘤效果(clinicaltrial .gov identifier:NCT02442297)。

该研究共同通讯编辑、德克萨斯儿童医院血液病部门儿科和免疫学副教授Nabil Ahmed 说:"成神经管细胞瘤和室管膜细胞瘤的复发可通过浸在脑脊液中的大脑和脊髓播散。这个位置提供了绝佳的机会将治疗药物输送到脑脊腔室中,提供了一个比将CAR T细胞注射到血液中更有效到达肿瘤部位并清除肿瘤细胞的机会。"

在小鼠模型研究中,CAR T细胞被注入肿瘤周围的脑脊液或小鼠的血流中,小鼠体内有多个来自患者的成神经管细胞瘤和室管膜瘤肿瘤。对肿瘤大小和动物存活率进行了约200天的研究。结果表明,将肿瘤特异性CAR T细胞注入脑脊液比通过血液注入更有效。在他们的一些实验中,研究人员将CAR T细胞与一种被批准的癌症药物--氮胞苷(azacytidine)结合起来。结果表明,免疫治疗联合氮胞苷治疗明显比单独治疗更有效。

19.Nat Biotechnol:重大进展!相比于CAR-T细胞,CAR-M细胞可能更有效对抗实体瘤

doi:10.1038/s41587-020-0462-yv

嵌合抗原受体(CAR)T(CAR-T)细胞疗法已引发血癌治疗变革,但在治疗实体瘤方面面临挑战。如今,在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院等研究机构的研究人员也许有一种替代T细胞疗法的方法来克服这些挑战。他们的研究表明对巨噬细胞---一种吞噬体内入侵者的免疫细胞---进行基因改造可能是开发有效治疗实体瘤的细胞疗法的关键。他们能够证实这些经基因改造后表达CAR的巨噬细胞(CAR-M)可以杀死实验室人类样品和小鼠模型中的 肿瘤。这项概念验证研究的结果于2020年3月23日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Human chimeric antigen receptor macrophages for cancer immunotherapy”。

这项研究中的方法与CAR-T细胞疗法密切相关。在CAR-T细胞疗法中,从患者体内提取出的T细胞(另一种免疫细胞)经基因改造后表达CAR来对抗癌症。但是,这种新的方法具有一些关键差异。最重要的是,它以巨噬细胞为中心,巨噬细胞吞噬入侵的细胞,而不是像T细胞那样将其靶向破坏;T细胞更像是太空入侵者(Space Invaders)游戏,而巨噬细胞更像是吃豆人(Pac-Man)游戏。

巨噬细胞与T细胞的另一个主要区别在于它们是身体对病毒感染的第一反应者。从历史上看,这在试图对它们进行基因改造来攻击癌症方面提出了挑战,这是因为巨噬细胞不易被基因疗法和细胞疗法中使用的标准病毒载体转染。

论文通讯编辑、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院血液肿瘤学助理教授、宾夕法尼亚大学艾布拉姆森癌症中心成员Saar Gill博士说,“多年来,大家已经知道如何对T细胞进行基因改造来做到这一点,但是巨噬细胞天生对大家在CAR-T细胞中使用的病毒载体转染具有抵抗力,这一事实提出了一个独特的挑战。在这项研究中,大家利用一种嵌合腺病毒载体成功地克服这一挑战。”(生物谷 Bioon.com)

20.Science子刊:重大进展!重新利用蝎毒中的氯毒素,让CAR-T细胞靶向并杀死胶质母细胞瘤

doi:10.1126/scitranslmed.aaw2672

在一项新的研究中,来自美国希翼之城(City of Hope)的研究人员开发并测试了首个利用氯毒素(chlorotoxin, CLTX)引导T细胞靶向脑瘤细胞的嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)疗法,其中氯毒素是蝎毒中的一种成分。这家研究机构还开放了首个使用这种CAR-T细胞疗法的人体临床试验。相关研究结果发表在2020年3月4日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Chlorotoxin-directed CAR T cells for specific and effective targeting of glioblastoma”。

蓝色表示细胞核(较大:肿瘤细胞;较小:T细胞)。黄色聚集于这两个细胞之间的界面上,代表着免疫突触的形成,免疫突触是T细胞活化的一个关键指标。T细胞经活化后将会杀死肿瘤。图片来自City of Hope。

CAR通常会将单抗序列整合到它的靶向结构域中,从而使得CAR-T细胞能够识别抗原并杀死肿瘤细胞。相比之下,CLTX-CAR使用的是一种长36个氨基酸的肽序列,该序列首先从致命毒蝎的毒液中分离出来,如今经改造后作为CAR识别结构域起作用。

CLTX可结合被认为是导致肿瘤复发的GBM干细胞样细胞。与这些观察结果一致的是,CLTX-CAR-T细胞识别并杀死了大量的GBM细胞,而忽略了大脑和其他器官中的非肿瘤细胞。这些研究人员证实在细胞测定法和动物模型中,CLTX-CAR-T细胞在选择性杀死人GBM细胞方面非常有效,而且不会靶向非肿瘤细胞(off-tumor targeting),也不会导致非肿瘤毒性(off-tumor toxicity)。

论文通讯编辑、希翼之城的Christine Brown博士说,“整合了氯毒素的CAR扩大了CAR-T细胞疗法潜在靶向的实体瘤的数量,这对于那些难以治疗的胶质母细胞瘤等癌症患者尤其需要。这是CAR-T细胞疗法的全新靶向策略,它整合了不同于其他CAR的识别结构。”

21.Nat Biotechnol:新方法促进CAR-T细胞在实体瘤中存活和增殖

doi:10.1038/s41587-019-0398-2

肿瘤会为抵抗癌症的免疫细胞(比如T细胞)创造一个不利的环境。在一项新的研究中,来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校和中国西安交通大学的研究人员对免疫细胞进行基因改造而改善它们的存活和增殖,即便在不友善的肿瘤中也是如此。相关研究结果于2020年2月3日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Interleukin-23 engineering improves CAR T cell function in solid tumors”。

论文共同通讯编辑、北卡罗来纳大学教堂山分校莱恩伯格综合癌症中心的Gianpietro Dotti博士及其研究团队开发出一种方法来提供刺激信号,使得寻找癌症的免疫细胞---嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T),它们经过基因改造而能够寻找和杀死特定的癌症---超负荷运转,简言之,利用一种刺激信号激活CAR-T细胞。他们的临床前发现提供了一种新的方法来让这些经过基因改造的T细胞增殖,同时避免激活可能引起脱靶副作用的其他免疫细胞。

这些研究人员发现了有关刺激分子IL-23功能的重要见解。他们确定这种刺激分子的受体仅在抵抗癌症的T细胞被激活时才会出现。基于这一发现,他们想知道他们是否可以对T细胞进行基因改造使得它们自我产生这种增殖信号,而且仅在抵抗肿瘤的T细胞中自我产生。这他们随后报道了一种对这些T细胞进行基因改造以产生IL-23的方法。更具体地说,他们对这些T细胞进行了基因改造,使得当它们识别出肿瘤并被刺激而杀死肿瘤时,它们也会被刺激而产生IL-23,从而帮助它们增殖。

这些研究人员在神经母细胞瘤和胰腺癌的小鼠模型中证实了他们的这种增加CAR-T细胞增殖的方法。他们正计划继续开展他们的研究工作,以发现以其他方式改进这些经过基因改造的T细胞的功能,比如增强它们的代谢活性,使得它们能够在营养不足的肿瘤中更好地发挥功能。

22.NEJM:临床试验表明CD19 CAR-NK细胞疗法在白血病和淋巴瘤患者中实现73%的缓解率

doi:10.1056/NEJMoa1910607

在一项新的I/IIa期临床试验中,来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员报道利用脐带血来源的靶向CD19的嵌合抗原受体(CAR)自然杀伤细胞(CAR-NK)进行治疗可导致大多数患有复发性或难治性非霍奇金淋巴瘤(NHL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者出现临床反应,而且未观察到主要的毒副作用。相关研究结果发表在2020年2月6日的NEJM期刊上,论文标题为“Use of CAR-Transduced Natural Killer Cells in CD19-Positive Lymphoid Tumors”。

在参与这项临床研究的11名患者中,8人(73%)对治疗作出反应,其中7人完全缓解,这意味着他们在中位随访13.8个月时不再显示疾病迹象。缓解后的治疗是对其中的5名有反应的患者进行的。没有患者经历细胞因子释放综合征和神经毒性。在输注后1个月内对CD19 CAR-NK细胞疗法的反应明显,并且在输注后1年内证实了这些细胞的持久存在。

论文通讯编辑、德克萨斯大学MD安德森癌症中心干细胞移植与细胞治疗教授Katayoun Rezvani博士说,“这项临床试验的结果令大家备感鼓舞,大家将开展进一步的临床试验,以研究脐血来源的同种异体CAR-NK细胞作为有需要的患者的潜在治疗选择。”

23.Nat Biotechnol:为CAR-T细胞疗法设计一个紧急停止开关

doi:10.1038/s41587-019-0403-9

作为一种免疫疗法,嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)涉及提取患者体内的T细胞,对它们进行基因改造使得它们能够识别和杀死癌细胞。然而,当这些经过基因改造的T细胞靶向实体瘤时,它们也可以攻击健康组织,从而导致毒副作用、主要器官损伤甚至可能导致死亡。在一项新的研究中,来自瑞士洛桑联邦高等理工学院和洛桑大学等研究机构的研究人员开发出一种新的基于计算设计蛋白(computationally designed proein,即通过计算方法设计出的蛋白)的方法,可根据指令关闭这些经过基因改造的CAR-T细胞---一种为治疗反应不佳的患者设计的紧急停止开关。这种称为STOP-CAR的控制开关已在注入前列腺癌细胞的小鼠身上进行了测试和验证。这一发现可能加快以前被认为风险太大的新型CAR-T细胞疗法的临床开发。相关研究结果于2020年2月3日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“A computationally designed chimeric antigen receptor provides a small-molecule safety switch for T-cell therapy”。

这种控制开关涉及将一种小分子作为单独的药物给予患者。CAR-T细胞包含一对天然结合的蛋白,这对蛋白在CAR受体和T细胞内部结构之间传递信息。这种小分子破坏了这些蛋白之间的相互作用,从而破坏了这种信号并有效地关闭了这些T细胞。

论文共同通讯编辑、洛桑联邦高等理工学院生物工程研究所助理教授Bruno Correia说明道,“这种控制开关的真正优势在于如果大家停止给予这种小分子,大家就能够再次开启CAR-T细胞。如果CAR-T细胞对患者的健康构成威胁,那么它们也无需被破坏。这种控制开关使得大家能够精确控制免疫疗法的作用。”

24.Cancer Cell:给CAR-T细胞装上一个安全开关,可微调它们的活性

doi:10.1016/j.ccell.2019.12.014

在一项新的研究中,来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员报道了关于共刺激分子调控的新发现。这些发现有可能允许人们对杀死癌症的免疫细胞---经过基因改造后表达嵌合抗原受体(CAR)的T细胞(CAR-T)---进行微调,从而提高它们杀死肿瘤的能力,或者在严重副作用的情形下降低它们的活性。相关研究结果于2020年1月30日在线发表在Cancer Cell期刊上,论文标题为“THEMIS-SHP1 Recruitment by 4-1BB Tunes LCK-Mediated Priming of Chimeric Antigen Receptor-Redirected T Cells”。论文通讯编辑为北卡罗来纳大学教堂山分校莱恩伯格综合癌症中心的Gianpietro Dotti博士。

他们开发出对两种不同类型的经过基因修饰的T细胞进行改进的策略。这两种类型的CAR-T细胞可通过激活它们的信号来加以区分。首先,它们具有识别肿瘤上特定标志物的受体---第一个信号。它们还需要第二个信号来协助完全激活它们并增加它们的反应。这两种不同类型的T细胞需要不同的“第二信号”来激活它们。

一种类型的CAR-T细胞由CD28蛋白共同刺激,另一种类型的CAR-T细胞由4-1BB刺激。这些研究人员希翼找到一种调节这些蛋白的方法,以“微调”这些细胞的抗疾病反应,这是因为这两种类型的CAR-T细胞在体内通常持续存在多长时间来抵抗癌症、它们如何快速地作出反应以及这种反应的强度上存在差异。对于由4-1BB共同刺激的CAR-T细胞,他们发现他们可以增加LCK分子的表达,从而增加这些细胞的活性。

这些研究人员还报道了一种新的“安全开关”机制以降低由CD28共同刺激的CAR-T细胞的活性。如果患者在实验性CAR-T细胞免疫疗法中经历严重的副作用,那么医生就可能使用这种安全开关。他们发现他们可以使用一种称为SHP1的分子来降低T细胞活性。当他们添加某种药物时,SHP1会与CAR结合,从而降低CAR-T细胞的活性。

25.Science:重大进展!RNA疫苗让claudin-CAR-T细胞更有效地抵抗实体瘤

doi:10.1126/science.aay5967

利用经过基因改造后表达嵌合抗原受体(CAR)的T细胞(CAR-T)进行过继性T细胞治疗已在B细胞恶性肿瘤中取得了临床成功。然而,在实体瘤患者中,CAR-T细胞疗法遭遇挑战,并不那么有 效。一个关键的障碍是允许高效根除肿瘤的癌症特异性高表达和较低脱靶毒性(off-tumor/on-target toxicity )风险的细胞表面靶标在数量上的有限性。

科学家们近期已报道了紧密连接蛋白6(claudin 6, CLDN6)的癌症相关表达。CLDN6是一种参与紧密连接(tight junction)形成的四跨膜蛋白。在一项新的研究中,为了评估CLDN6是否可 作为CAR-T细胞疗法的靶标,来自德国生物制药新技术企业(Biopharmaceutical New Technologies Corporation, BioNTech)的研究人员在一套完整的人类和小鼠组织中分析了它的表达。

分析结果表明在人类中,CLDN6转录本水平在胎儿胃部、肺部和肾脏组织中较高,但在正常的成年人组织样本中检测不到。此外,与之前相一致的是,CLDN6转录本水平在诸如睾丸癌、卵巢癌、 宫颈腺癌和肺腺癌之类的多种人类癌症中通常较高。而在小鼠中,CLDN6在胎儿器官中广泛表达,但在产前发生下调,从而导致它在成年小鼠的大多数器官中缺乏表达。这就表明CLDN6是一种 严格意义上的癌胚细胞表面抗原,具有适合于CAR-T细胞靶向的理想表达谱。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“An RNA vaccine drives expansion and efficacy of claudin-CAR-T cells against solid tumors”。

当CLDN6-CAR-T细胞与CLDN6阳性人肿瘤细胞系共同培养时,他们观察到干扰素γ(IFNγ)分泌和T细胞活化标志物上调,但是当与CLDN6阴性肿瘤细胞共同培养时,这种情形不会发生。CLDN6 -CAR-T细胞也能够高效地清除CLDN6阳性PA-1卵巢癌球状体。通过CRISPR/Cas9敲除CLDN6可完全废除CLDN6-CAR-T细胞对PA-1卵巢癌球状体的识别,这就证实了CLDN6-CAR-T细胞的高效力和靶标 特异性。

近年来,这些研究人员通过静脉注射携带抗原编码RNA的脂质体(liposomal antigen-encoding RNA, RNA-LPX)来刺激癌症患者的天然细胞库中的肿瘤相关T细胞。这种纳米颗粒疫苗将抗原递 送到脾脏、淋趋承和骨髓中的抗原呈递细胞(APC),同时启动依赖于Toll样受体(TLR)的I型IFN驱动的免疫激活程序,从而促进抗原特异性T细胞的活化和强劲增殖。

为了验证这种方法经改进后是否可作为CAR-T细胞增强性RNA疫苗(CAR-T cell Amplifying RNA Vaccine, 简称CARVac)发挥作用,这些研究人员开展了一系列实验。首先,他们测试了CLDN6 是否在树突细胞表面上展示以便在体外刺激CLDN6-CAR-T细胞。他们检测到经过不同剂量的编码CLDN6 的RNA-LPX(简称CLDN6-LPX)处理的树突细胞表面上CLDN6的剂量依赖性表达。由此导致 的树突细胞表面上的CLDN6表达以一种剂量依赖性的方式诱导了与树突细胞共同培养的CLDN6-CAR-T细胞的激活、细胞因子分泌和增殖。在给BALB/c小鼠静脉注射CLDN6-LPX后,CLDN6表达可在 脾脏树突细胞和巨噬细胞表面上检测到,但在淋巴细胞表面上并未检测到,这就证实CLDN6在体内唯一地递送给抗原呈递细胞(比如树突细胞和巨噬细胞)。抗原呈递细胞经历成熟,而且在静 脉注射CLDN6-LPX的小鼠的脾脏和淋趋承中检测到自然杀伤细胞(NK细胞)、B细胞和T细胞受到较强的激活。

鉴于CAR-T细胞疗法的最突出的严重不良事件是细胞因子释放综合征(CRS),这些研究人员探索了CLDN6-CAR-T细胞与CARVac策略联合使用时全身性细胞因子释放发生增加的可能性。他们分析 了在接受CLDN6-CAR-T细胞移植的小鼠在接种CLDN6-LPX后的血清IFNγ、IL6和NFα水平。除了IFNγ在早期发生轻度的短暂升高之外,并未观察到受测的促炎性细胞因子经历较大的上升。此外 ,单次接种或重复接种CLDN6-LPX的小鼠的脾脏在结构上并未显示出任何明显的病理变化;在小鼠接受CLDN6-LPX重复接种后的不同时间点上,它们的脾脏的细胞组成在CD11c+树突细胞和 F4/80+巨噬细胞群体方面发生轻度的暂时性下降,而在T细胞、B细胞和NK细胞群体方面并未发生数量变化。

这些发现表明CARVac可用于改善CAR-T细胞的抗肿瘤作用。这就为利用CAR-T细胞治疗难以治疗的实体瘤提供了一种新的策略。然而,这些结果是在临床前模型中实现的,它们是否在人体中也 是如此,还有待开展进一步的研究加以验证。

26.Science子刊:重磅!我国科学家揭示CAR-T细胞触发细胞因子释放综合征机制

doi:10.1126/sciimmunol.aax7969

尽管用经过基因改造后表达嵌合抗原受体(CAR)的T细胞(CAR-T细胞)治疗B细胞恶性肿瘤的临床应用取得了成功,但是细胞因子释放综合征(CRS)却阻碍了这种疗法在患者中的有效性。众所周知,CRS是由急性炎症反应触发的,其特征是发烧、低血压和与血清细胞因子升高有关的呼吸功能不全。尽管人们已报道在经过CAR-T细胞治疗的人源化小鼠模型中,巨噬细胞参与了CRS的发病机制,但触发CRS的机制尚不清楚。输注到患者体内的CAR-T细胞经历活化和增殖,快速增殖的CAR-T细胞可能会在短时间内导致B白血病细胞迅速大量死亡。巧合的是,急性淋巴细胞白血病(ALL)患者的疾病负担也与CRS的发生率和严重程度密切相关。如此大规模的恶性B细胞死亡参与CRS发病机制的方式仍不明确。

细胞可以经历不同类型的死亡。细胞凋亡最初被认为是唯一的受到调控的程序性死亡形式。但是,近期研究已证实了一种以前未被识别的程序性坏死,其特征是细胞快速肿胀、质膜上出现较大的气泡以及促炎因子释放。至少已鉴定出两种程序性坏死细胞死亡途径,包括MLKL介导的坏死性凋亡(necroptosis)和GSDMD(Gasdermin D)或GSDME(Gasdermin E)介导的细胞焦亡(pyroptosis)。

将RIPK1招募到TNF-α受体上可与RIP3形成一种死亡复合物,随后产生膜纳米孔,从而导致坏死性凋亡。不同于MLKL的是,GSDMD或GSDME由炎性半胱天冬酶(caspase 1、caspase 4、caspase 5和小鼠caspase 11)或caspase 3激活,可产生插入到细胞膜中的寡聚物而形成纳米孔,因而介导细胞焦亡。

在一项新的研究中,来自中国医学科学院、郑州大学、华中科技大学和北京大学的研究人员提供的证据表明,人类B白血病细胞和其他靶肿瘤细胞表达了足够数量的GSDME,所表达的GSDME可被由CAR-T细胞释放的颗粒酶B激活的caspase 3高效激活,从而导致靶细胞遭受细胞焦亡。细胞焦亡释放的因子刺激巨噬细胞产生促炎性细胞因子,这很可能触发接受CAR-T细胞治疗的患者中发生的CRS。相关研究结果发表在2020年1月17日的Science Immunology期刊上,论文标题为“Gasdermin E–mediated target cell pyroptosis by CAR T cells triggers cytokine release syndrome”。

这些研究人员发现CAR-T细胞由于释放大量穿孔素和颗粒酶B而激活了B白血病细胞中的caspase 3-GSDME途径,从而导致细胞焦亡和随后的CRS。已观察到CAR-T细胞经历增殖过程并在体内的某个时间点达到极高的增殖频率。因此,在相对较短的时间内,大多数靶细胞可能会经历细胞焦亡,导致受到激活的巨噬细胞通过活化的caspase 1产生IL-6和IL-1β,从而触发CRS。阐明这种分子机制为CRS严重程度与CAR-T细胞在治疗期间的数量和B白血病细胞负荷有关的临床观察提供了深刻的见解。

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