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CAR-T细胞疗法最新研究进展(第10期)

来源:本站原创 2019-11-30 23:57

2019年11月30日讯/生物谷BIOON/---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:谷氨酰胺阻断药物增强抗肿瘤反应,有望用于CAR-T细胞疗法中
doi:10.1126/science.aav2588


在一项新的研究中,美国约翰霍普金斯大学研究人员发现他们开发出的一种阻断谷氨酰胺代谢的化合物可以延缓肿瘤生长,改变肿瘤微环境,并促进持久性的高活性抗肿瘤T细胞的产生。相关研究结果于2019年11月7日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Glutamine blockade induces divergent metabolic programs to overcome tumor immune evasion”。
谷氨酰胺拮抗剂DON及其前体药物JHU-083的化学结构,图片来自Translational Oncology, 2019, doi:10.1016/j.tranon.2019.05.013。

作为谷氨酰胺拮抗剂DON的一种“前体药物(prodrug)”,这种名为JHU083(也写作JHU-083)的化合物在体内经过酶促反应后产生它的活性形式(即DON)在肿瘤内发挥作用。论文通讯作者、约翰霍普金斯大学基梅尔癌症中心癌症免疫治疗研究所副所长Jonathan Powell博士说,从理论上讲,鉴于谷氨酰胺在促进肿瘤疯狂生长所需的代谢中发挥的关键作用,这种化合物可能能够用于治疗多种癌症类型。

这些研究人员发现在多种不同的小鼠癌症模型中,使用JHU083治疗可通过破坏肿瘤细胞代谢及其对肿瘤微环境的影响,显著降低肿瘤生长,并提高了生存率。在许多小鼠中,仅使用JHU083进行治疗就可导致持久性治愈。这种治愈是由于这种代谢疗法激活的天然抗肿瘤免疫反应所导致的。当向这些因治愈没有癌症的小鼠中重新注入新的肿瘤时,他们发现几乎所有小鼠都对新肿瘤产生免疫排斥,这就提示着JHU083治疗产生了强大的免疫记忆力,从而能够识别和攻击新的癌症。

他们还用JHU083和抗PD-1免疫检查点抑制剂对这些小鼠进行了治疗,其中免疫检查点抑制剂是一类免疫治疗药物,可解除癌细胞对T细胞的抑制。Powell说:“起初,我们认为我们需要依次使用这种两种药物,以避免代谢疗法对免疫疗法的任何潜在影响。但是,值得注意的是,事实证明,当我们同时给予它们时,这种联合治疗的效果最好。”相比于仅使用抗PD-1免疫检查点抑制剂,同时使用这种两种药物可增强它们的抗肿瘤作用。

2. Cell子刊:给CAR-T细胞标记上成像示踪剂,可在体内实时追踪CAR-T细胞
doi:10.1016/j.ymthe.2019.10.007


在CAR-T细胞疗法中,提取自患者自身的T细胞经过基因改造后,被移植回患者体内以发现并杀死癌症。这类免疫疗法已引发了某些癌症的治疗变革,但是一旦CAR-T细胞进入患者体内,它们将去向何处?医生如何知道它们已成功地达到了目的地,并且在数周、数月甚至数年后仍在继续与疾病作斗争?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了一种追踪体内CAR-T细胞的方法。他们对CAR-T细胞进行基因改造,使得它们携带分子标签,这样他们就能够在动物模型中利用正电子发射断层成像(PET)监测它们。相关研究结果近期发表在Molecular Therapy期刊上,论文标题为“Imaging CAR T Cell Trafficking with eDHFR as a PET Reporter Gene”。

CAR-T细胞经过基因改造后被标记上细菌蛋白eDHFR(称为PET报告基因),然后被移植到小鼠模型中。在给这些小鼠注射甲氧苄啶后,CAR-T细胞亮了起来,这就使得这些研究人员可以通过PET/CT扫描实时追踪它们。而且,鉴于这些CAR-T细胞携带的分子标签是基因编码的,因此一旦它们发生增殖,新产生的细胞也携带这种相同的PET成像标记。

针对这些动物模型的PET/CT图像显示在七天后,CAR-T细胞在脾脏中积聚,到十三天时,它们开始在抗原阳性肿瘤中积聚。Sellmyer说,这些发现表明CAR-T细胞可能存在早期和晚期“港口”,而且他们了解了很多关于它们在人体中的位置和数量的信息。这些研究人员还吃惊地发现,他们的放射性示踪剂对于检测肿瘤内的CAR-T细胞具有极高的灵敏度---每立方毫米11000个细胞。

3.Cell:重大进展!开发出比CAR-T细胞更安全、用途更广的cCAR-T细胞技术
doi:10.1016/j.cell.2019.10.002


在一项新的研究中,来自美国格拉斯通研究所和Xyphos生物科学公司(Xyphos Biosciences, Inc.)的研究人员描述了一种攻击被HIV感染的细胞的新技术。这种新技术是CAR-T细胞免疫疗法的一种新的改进版本。近年来,这种疗法因在抵抗血癌上取得的成功而闻名于世。通过改进使得它具有更大的覆盖范围和多功能性,这种称为convertibleCAR T细胞(cCAR-T)的新技术在多个治疗领域显示出了巨大的前景,特别是在抗击HIV方面,这是因为它可以用来缩小在接受抗逆转录病毒疗法(ART)期间HIV感染者体内持续存在的受感染细胞的库存量。相关研究结果于2019年10月24日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Attacking Latent HIV with convertibleCAR-T Cells, a Highly Adaptable Killing Platform”。论文通讯作者为格拉斯通研究所HIV治愈研究中心主任Warner C. Greene博士。
图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.10.002。

人们已证实传统的CAR-T细胞在诱导血癌(比如淋巴瘤和儿童白血病)缓解方面非常成功。但是作为抵抗HIV感染的疗法,传统的CAR-T细胞并不完美。论文第一作者、Greene实验室科学家Eytan Herzig说,“传统的CAR-T细胞的一些缺点是它们经过基因改造后靶向癌细胞表面上的单个分子,而且一旦被注射到患者体内,无法对它们进行控制。”

Xyphos生物科学公司通过从细胞毒杀伤细胞中分离出靶向抗体克服了这些缺陷。该公司首席科学家David W. Martin博士解释说:“我们对cCAR-T细胞进行了基因改造,使得这些T细胞可以在其表面上表达受到少量修饰的人类受体蛋白NKG2D。”这种受到修饰的NKG2D受体当与它的搭档结合时,可以将这些T细胞变成有效的杀手。它的搭档是一种叫做MIC-A的蛋白质,Xyphos生物科学公司的科学家对它进行了裁剪和修饰,使得它可以与cCAR-T细胞表面上这种经过修饰的NKG2D受体特异性结合。这些科学家随后将它与靶向抗体的底部融合在一起,从而构建出他们称为MicAbody的产物。因此,这种靶向性MicAbody紧密地和唯一地结合cCAR-T细胞。

为了清除潜伏性HIV病毒库,Herzig和Greene一直在实验室中测试称为广泛中和抗体(bNAb)的抗HIV抗体。他们与Xyphos生物科学公司的科学家合作,基于bNAb构建出MicAbody(称为Mic-bNAb),并在各种实验室分析中测试了cCAR-T细胞和Mic-bNAb的组合使用。

在实验室中,Herzig以感染了各种HIV毒株的多种CD4 T细胞(HIV的天然靶标)为研究对象测试了这些组合。特别是,他使用了源自人类扁桃体的细胞制剂;已知在HIV感染者中,扁桃体T细胞是潜伏性HIV病毒库。他想确保cCAR-T/Mic-bNAb组合使用能杀死代表潜伏性HIV病毒库的T细胞类型。

结果是显著的:cCAR-T细胞与Mic-bNAb的组合使用特异性地杀死了受到感染的CD4 T细胞,但未杀死未感染的细胞。它们仅与Mic-bNAb组合使用时才杀死受感染的细胞,然而,不论是单独使用还是与不靶向HIV的MicAbody组合使用都没有这种效果。他们杀死了在实验室中感染了多种HIV毒株的CD4 T细胞。当与靶向HIV的Mic-bNAb和靶向癌细胞的MicAbody组合使用时,cCAR-T细胞可以有效杀死在相同细胞培养物中混合在一起的癌细胞和受到HIV感染的细胞。换句话说,cCAR-T细胞精确地证明了它旨在实现的多功能性和特异性。

最后,Herzig和Greene测试了cCAR-T/Mic-bNAb平台是否可以攻击接受ART治疗的HIV感染者血液中存在的潜伏性HIV病毒库。为了让这些细胞对cCAR-T细胞可见,他们首先用强效的称为“潜伏逆转剂(latency-reversing agent)”的化合物活化这些细胞培养物。在接触后48小时内,一半以上活化的表达HIV靶抗原的细胞被清除。Greene总结道,“这个平台前景广阔。”

4.加州大学洛杉矶分校利用双特异性CAR-T细胞开展人体临床试验
新闻来源:UCLA opens CAR T clinical trial targeting most common types of lymphoma and leukemia


2019年10月,加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心启动了一项开创性的嵌合抗原受体(CAR)T细胞(CAR-T)免疫疗法临床试验。在这项临床试验中,CAR-T细胞将通过同时识别在B细胞淋巴瘤和白血病细胞表面上表达的两个靶标--- CD19和CD20---来攻击癌细胞。通过发起双重攻击,而不是使用常规的单靶标方法,研究人员希望最大程度地降低治疗抵抗性,并增加经诊断患上这些癌症的人的预期寿命。

加州大学洛杉矶分校卫生系统血液学/肿瘤学健康科学临床讲师、这项临床试验的主要研究者Sarah Larson说:“ CAR-T细胞疗法在患者中停止发挥功效的原因之一在于癌细胞通过丢失CD19抗原而逃避治疗,而CD19正是经过基因改造后的CAR-T细胞靶向的靶标。让CAR-T细胞发挥正常功能的一种方法是靶向一种以上的抗原。因此,通过同时使用CD19和CD20作为靶标,人们认为这将更有疗效并阻止靶抗原的丢失,这种丢失称为抗原逃逸(antigen escape),是治疗抵抗性出现的常见机制之一。”

在接受美国食品药品管理局(FDA)批准的CD19 CAR-T细胞疗法治疗后经历癌症复发的患者中,多达三分之二的患者会患上不表达CD19的肿瘤。加州大学洛杉矶分校的研究人员正在确定和测试诸如同时靶向两个靶标之类的新策略,以便让更多的患者可以从这种治疗中受益。

在由加州大学洛杉矶分校微生物学、免疫学与分子遗传学副教授、这项临床试验发起人Yvonne Chen博士领导的临床前研究中,Chen及其团队能够证实通过同时攻击两个靶标,这些在她的实验室开发的经过基因改造的CAR-T细胞要比传统的攻击单个靶标的CAR-T细胞更强劲地抵抗小鼠中的肿瘤。

5.ACS子刊:药物和光线组合使用可对CAR-T细胞疗法进行时空控制
doi:10.1021/acssynbio.9b00175


在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员离让CAR-T细胞疗法更安全、更精确且易于控制的目标更近了一步。他们开发出一种系统,使得他们可以选择在何时何地激活CAR-T细胞从而让它们在不损害正常细胞的情况下破坏癌细胞。相关研究结果发表在2019年10月18日的ACS Synthetic Biology期刊上,论文标题为“An AND-Gated Drug and Photoactivatable Cre-loxP System for Spatiotemporal Control in Cell-Based Therapeutics”。
图片来自CC0 Public Domain。

这种系统需要两把“钥匙”---药物他莫昔芬(Tamoxifen)和蓝光---来激活CAR-T细胞,使得它们能够结合它们的靶标。仅一把钥匙无法激活这些细胞。作为概念验证,这些研究人员在活细胞培养物中测试了他们的系统。他们的下一步是针对小鼠中的肿瘤进行测试。

论文共同通讯作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程教授Yingxiao Wang说,“利用我们的技术,我们可以更好地控制对患者的CAR-T细胞治疗。”

6.Nat Commun:中国科学家发现CAR-T来源的外泌体抗癌疗效显著、毒性低更安全
doi:10.1038/s41467-019-12321-3


近日来自上海交通大学、第二军医大学和Pharchoice Therapeutics Inc的研究人员发现CAR-T细胞会释放细胞外囊泡,主要以外泌体的形式存在,而这些外泌体的表面携带CAR。研究人员发现含有CAR的外泌体表达高水平的细胞毒性分子,可以显着抑制肿瘤生长。

通过进一步的实验,研究人员发现与CAR-T细胞疗法相比,CAR外泌体不表达程序性细胞死亡蛋白1 (PD1),重组PD-L1的治疗不会削弱CAR外泌体的抗肿瘤作用。研究人员在细胞因子释放综合征的体内临床前模型中进行的实验表明,CAR外泌体的应用相对于CAR-T治疗而言更安全。

因此,该研究表明使用外泌体作为仿生纳米囊泡,这可能在未来治疗肿瘤的方法中发挥作用。

7.JCI:工程化改造的T细胞有望杀灭实体瘤细胞
doi:10.1172/JCI127590


目前有多种疗法能够治疗癌症,包括化疗、放疗、免疫疗法和小分子抑制剂等,化疗是癌症疗法中使用最广泛的一种,但这种疗法会攻击机体中所有快速分裂的细胞,最终往往会带来有害或有益的效应。近日,一项刊登在国际杂志Journal of Clinical Investigation上的研究报告中,来自以色列特拉维夫大学的科学家们通过研究发现,一种用来治疗白血病的化疗或能有效治疗其它类型的癌症,这种名为嵌合抗原受体(CAR,chimeric antigen receptors)T细胞疗法还能够有效杀灭包被特殊抗体的实体瘤细胞。
图片来自Journal of Clinical Investigation (2019). DOI: 10.1172/JCI127590。

这项研究中,研究人员利用他们所开发的工程化细胞就成功杀灭了实体瘤;CAR-T细胞疗法是一种利用工程化改造的T细胞来抵御癌症的化疗手段,T细胞是一种白细胞,其在机体免疫反应发挥中扮演着非常关键的角色,研究者收集来自患者机体的T细胞,在实验室中进行修饰使其表面能够产生名为CARs的结构,这些受体就能够促进T细胞吸附到肿瘤细胞表面的特殊抗原上,并能有效杀灭肿瘤细胞。

免疫疗法的副作用可能会包括严重的炎症,其是由过度的免疫反应所诱发来攻击肿瘤细胞,研究者指出,相比化疗而言,利用CAR-T细胞疗法治疗的患者会经历较少的副作用,虽然化疗手段只有在药物进入患者体内才有效,但免疫疗法在抵御癌症上具有持久的作用效果。研究者发现了一类名为CD4+ T的辅助T细胞,其能表达IgG的高亲和受体,并能有效杀灭包被这些抗体的肿瘤细胞,这些方法能够利用CAR-T细胞疗法并将其与抗体进行特异性结合,基于此前研究结果,研究人员就能工程化改造T细胞增强其抗肿瘤活性和特异性。(生物谷 Bioon.com)

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