CD：宾大团队发现增强CAR-T细胞抗癌能力的新方法！

嵌合抗原受体T细胞免疫疗法（CAR-T）自问世以来，在对B细胞淋巴瘤患者治疗中取得了非常好的临床效果。

然而，超过60%的复发难治型B细胞淋巴瘤（RR-DLBCL）患者，要么对CAR-T疗法不响应，要么治疗后产生耐受，导致疾病再次复发^[1]。因此，如何提高CAR-T疗法的抗肿瘤效果，是当前亟待解决的问题。

要回答这个问题，我们首先回顾一下CAR-T疗法消灭肿瘤细胞的作用机制：经改造后的T细胞（CAR-T），识别肿瘤细胞上特异表达的抗原并与之结合，CAR-T细胞随后被激活，并通过死亡受体介导的外源性凋亡通路，穿孔素/颗粒酶B介导的内源性凋亡通路，或者分泌的促炎症细胞因子来诱导癌细胞凋亡^[2]。

不难想象，肿瘤细胞可以通过下调对凋亡信号的灵敏度来逃避CAR-T细胞的攻击，许多研究也确实证明了这一点。例如，宾夕法尼亚大学的Marco Ruella团队通过基于CRISPR/Cas9的全基因组筛选发现，在肿瘤细胞中敲除死亡受体信号分子FADD或者BID，会导致肿瘤细胞对CAR-T耐受^[3]。

既然如此，那么增加肿瘤细胞对凋亡信号的灵敏度能不能增强CAR-T的杀伤功能呢？近日，由宾夕法尼亚大学的Marco Ruella领衔的研究团队，在著名期刊Cancer Discovery上发表的文章给出了答案^[4]。

他们发现，抗凋亡蛋白BCL-2抑制剂能够与CAR-T疗法产生协同作用，更有效的治疗B细胞淋巴瘤。

同时，他们还设计制造了过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变的CAR-T细胞，发现过表达BCL-2不仅能提高CAR-T细胞对BCL-2抑制剂毒性的抵抗能力，还能增强其抗肿瘤能力。

总的来说，他们提出并验证了通过同时调节CAR-T细胞和肿瘤细胞的BCL-2信号通路，来提高CAR-T抗肿瘤效果的治疗新思路。

论文首页截图

接下来，我们就一起来看看这项研究是如何开展的。

通过在B细胞前体白血病细胞系（NALM6）中对29个促凋亡药物进行定向筛查，研究人员发现BCL-2抑制剂，包括已经获得FDA批准的维奈克拉，能显著提高CAR-T细胞的肿瘤杀伤功能（75~88%，相较于只使用CAR-T情况下的47~63%）。

鉴于BCL-2和BID在调节细胞凋亡上相反的作用，这一结果从侧面验证了他们在2020年发表的全基因组筛选结果[3]。

此外，维奈克拉与CAR-T细胞的这种协同效应，在其他B细胞淋巴瘤细胞系以及多种急性髓系白血病细胞系中，也得到了验证。这说明，这一联合疗法或许适用于多种癌症。

维奈克拉可以提高CAR-T细胞的抗肿瘤能力

在以OCI-Ly18细胞系为基础的弥漫性大B细胞淋巴瘤动物模型中，维奈克拉和CAR-T细胞的联合使用，能够显著抑制肿瘤的发展，提高小鼠的存活率。

通过对比接受CAR-T和接受维奈克拉+CAR-T的动物肿瘤细胞的转录组，研究人员发现联合疗法能够促进肿瘤细胞凋亡，抑制细胞周期，并增强其对干扰素的响应。

令研究人员意外的是，在以MINO细胞系为基础的套细胞淋巴瘤或者NALM6细胞系为基础的B细胞前体白血病动物模型中，维奈克拉和CAR-T细胞联合使用并没有产生协同效果。为什么会产生这种差异呢？

通过比较不同动物模型实验的差别，研究人员发现，实验结果的差异来源于维奈克拉使用剂量的区别。在维奈克拉耐受型B细胞淋巴瘤动物模型中，长时间和高剂量维奈克拉的使用，会导致对CAR-T细胞的毒性，导致实验后期CAR-T细胞扩增能力下降，抗肿瘤效果消失。

不同B细胞淋巴瘤动物模型中维奈克拉对CAR-T疗法的影响

为了绕过这个缺陷，研究人员设计并制造了过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变的CAR-T细胞。F104L突变可以通过改变BCL-2蛋白对维奈克拉的结合亲和力，来调节细胞对维奈克拉的耐受。

研究人员发现，相较于常规CAR-T细胞，过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变的CAR-T细胞，对维奈克拉引起的细胞毒性具有显著的抗性。

在维奈克拉耐受型B细胞淋巴瘤动物模型中，使用过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变的CAR-T细胞后，研究人员同样观察到了维奈克拉和CAR-T的协同效果。

过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变可以提高CAR-T细胞对维奈克拉的抗性

研究人员同时注意到，在不使用维奈克拉的情况下，单独使用过表达BCL-2的CAR-T细胞，比使用常规的CAR-T细胞能产生更长时间的肿瘤控制效果，延长小鼠生存时间，虽然效果不如联合使用维奈克拉和CAR-T明显。

为了弄清楚这一现象背后的机制，研究人员分析对比了常规CAR-T细胞和过表达BCL-2的CAR-T细胞的转录组。

他们发现，在过表达BCL-2的CAR-T细胞中，细胞凋亡信号通路以及I型干扰素通路被分别下调和上调。这意味着，除了增加对维奈克拉的耐受性之外，过表达BCL-2还可以增强CAR-T细胞的存活能力和抗肿瘤能力。对CAR-T细胞持久性的检测和对CAR-T细胞存活能力的检测，也证明了这一点。

使用过表达BCL-2的CAR-T细胞也能一定程度地控制肿瘤发展

通过对多个淋巴瘤临床试验结果的回顾性分析，研究人员发现三个关键点：①肿瘤细胞中的BCL-2染色体增益与CAR-T疗效、患者的无进展生存期以及总生存期呈负相关；②采用维奈克拉桥接治疗后的病人对CAR-T疗法的响应更好；③T细胞中高水平的BCL-2和CAR-T疗效呈正相关。

这些相关性结果从侧面进一步验证了研究人员在动物模型中的发现，即BCL-2介导的细胞凋亡通路，对CAR-T免疫疗法的效果具有重要的调节作用。

肿瘤细胞和T细胞中的BCL-2对CAR-T疗效的影响

在研究的最后，研究人员探讨了过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变的CAR-T细胞，在投入实际临床使用之前要解决的安全问题。

BCL-2作为抗凋亡蛋白，其过表达有可能会导致CAR-T细胞增殖失控，进而发展为外周T细胞淋巴瘤。虽然研究人员在之前的动物模型实验中，并未发现过表达BCL-2或者BCL-2(F104L)突变会导致CAR-T细胞无序增殖，但是为了解决这个潜在的问题，研究人员设计了一种带有基于抗体介导的自杀基因控制元件的BCL-2过表达CAR-T细胞，并验证这一方案的有效性。

总的来说，该研究证实了可以通过分别调节肿瘤细胞（上调）和CAR-T细胞（下调）中BCL-2介导的细胞凋亡，来提高CAR-T免疫疗法的有效性，并为临床上使用该组合疗法提供了思路以及可行性验证。

参考文献：

[1] Schuster SJ, Bishop MR, Tam CS, et al. Tisagenlecleucel in Adult Relapsed or Refractory Diffuse Large B-Cell Lymphoma. N Engl J Med. 2019;380(1):45-56. doi:10.1056/NEJMoa1804980

[2] Larson RC, Maus MV. Recent advances and discoveries in the mechanisms and functions of CAR T cells. Nat Rev Cancer. 2021;21(3):145-161. doi:10.1038/s41568-020-00323-z

[3] Singh N, Lee YG, Shestova O, et al. Impaired Death Receptor Signaling in Leukemia Causes Antigen-Independent Resistance by Inducing CAR T-cell Dysfunction. Cancer Discov. 2020;10(4):552-567. doi:10.1158/2159-8290.CD-19-0813

[4] Lee YG, Guruprasad P, Ghilardi G, et al. Modulation of BCL-2 in both T Cells and Tumor Cells to Enhance Chimeric Antigen Receptor T cell Immunotherapy against Cancer [published online ahead of print, 2022 Jul 29]. Cancer Discov. 2022;CD-21-1026. doi:10.1158/2159-8290.CD-21-1026