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新研究:CAR的分子设计会对T细胞的增殖和持久性有影响

来源:药明康德 2018-01-17 22:16

CAR-T疗法在治疗B细胞血癌方面已经显示出卓越的疗效和潜力,但是在治疗实体瘤方面,CAR-T疗法的效果还非常有限。对于血癌患者来说,由于输入的CAR-T细胞数目有限,这些细胞在体内扩增的幅度和CAR-T细胞的持久性是决定患者症状能否获得持久缓解的关键因素。可以预见,在治疗实体瘤患者时这两个因素同样至关重要。

决定CAR-T细胞持久性的因素很多,其中包括患者的预处理情况,细胞体外培养时的培养条件,T细胞耗竭(T cell exhaustion)的产生和免疫系统对重组蛋白的免疫反应。日前,宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的Carl H June教授课题组发表的最新研究表明,CAR的分子设计也会对T 细胞的增殖和持久性有重大影响。


▲宾夕法尼亚大学Carl H June博士(图片来源:宾夕法尼亚大学)

通常CAR-T细胞的生产过程中使用的T细胞是由不同亚型的T 细胞构成的混合体。研究人员在这些细胞中表达同一种CAR受体。这种CAR受体的胞内域通常携带着一个共刺激蛋白域用来激发T细胞的增长。目前,CD28和4-1BB是最常见的共刺激蛋白域,其它共刺激蛋白域包括OX40,CD27 或ICOS。

在这项发表在《JCI insight》的研究中,研究人员提出的一个假设是CD4+ 和CD8+ T细胞可能需要不同的共刺激信号来获得最佳持久性。为了证明这个假设,他们提纯了CD4+ 和CD8+ T细胞,然后在这些细胞中表达携带不同共刺激蛋白域的CAR 。结果表明,携带ICOS的CAR(ICOS-CAR)维持CD4+ T细胞持久性的效果最好,而携带4-1BB的CAR(BBz-CAR)维持CD8+ T 细胞持久性的效果最佳。



当研究人员将表达不同CAR的CD4+ 和CD8+ T细胞以1:1的比例混合起来注入到小鼠体内后,他们发现,表达ICOS-CAR的CD4+ T细胞不但自身持久性增加,而且能够提高与它们共同注入到小鼠体内的CD8+ T细胞的持久性。这种细胞组合的抗癌效果在非小细胞肺癌的小鼠模型中也是最高的。

随后,研究人员将ICOS和4-1BB共刺激蛋白域同时加入到一个第三代CRT的胞内域中(ICOSBBz-CAR),他们发现,当CD4+ 和CD8+ T细胞都表达ICOSBBz-CAR 时,这些T细胞不但有更好的持久性,而且抗癌效果最佳,高于表达ICOS-CAR的CD4+ T细胞与表达BBz-CAR的CD8+ T细胞的组合。

那么是什么原因导致表达ICOSBBz-CAR的T细胞具有最高的抗癌效果呢?研究人员发现ICOSBBz-CAR在T细胞表面的表达水平比ICOS-CAR或BBz-CAR都要低。导致T细胞抗癌效果下降的一个原因是T细胞耗竭,而如果CAR水平表达过高,会导致T细胞处于持续激活状态,从而让它们更早耗竭。同时,ICOSBBz-CAR在T细胞中的表达导致细胞表达的细胞因子图谱发生重大改变。这些因素都可能是让表达ICOSBBz-CAR的T细胞对肿瘤细胞的杀伤能力更强的原因。



进一步的研究发现ICOSBBz-CAR的分子设计的每一个细节对T细胞的抗癌效果都有影响,比如,如果将ICOS共刺激蛋白域和4-1BB共刺激蛋白域在CAR细胞内域中的位置对调,让4-1BB共刺激蛋白域更接近跨膜蛋白域(transmembrane domain),这种形态的CAR的抗癌效果会下降。而且,在CAR设计中使用ICOS的跨膜蛋白域也会增强ICOSBBz-CAR的抗癌效果。

这项研究为将来新一代CAR的分子设计提供了重要的信息和指导,而且实验结果表明基于ICOSBBz-CAR的T细胞值得在人类临床试验中检验它们的疗效。(生物谷 Bioon.com)
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