Cell Stem Cell：张楹团队利用先导编辑助力精准表位改造，破解免疫治疗在靶毒性难题
来源：生物探索 2024-10-04 09:34
该研究为AML等恶性疾病的精准免疫治疗开辟了新的突破口，展示了精准表位编辑技术的潜力，未来有望应用于更广泛的临床治疗领域。
急性髓系白血病（AML）是一种发病率持续上升的恶性肿瘤，当前治疗方案主要是化疗联合异基因造血干细胞移植（HSCT），但复发率高且复发后生存期短，亟需更有效的治疗手段来应对复发【1】。免疫疗法，如嵌合抗原受体（CAR）T 细胞和抗体药物偶联物（ADC）可以通过靶向癌细胞的分子靶标，清除癌细胞。然而由于健康的细胞也表达同样的分子靶标，被CAR-T杀伤和清除，导致严重的“在靶毒性”问题，免疫治疗AML临床失败【2】。
为应对这一挑战，多个研究团队提出了敲除非必需抗原或利用碱基编辑技术进行关键表位突变的策略【3-6】。其中，抗原CD33的敲除策略已有初步临床进展（NCT04849910）。然而，由于肿瘤逃逸及治疗后复发的风险，该方法仍存在局限性。同时，利用碱基编辑器进行靶抗原编辑，其脱靶效应和产生的副产物仍是潜在的安全隐患。因此，急需一种更加安全且精准的表位编辑方法加以解决。
2024年9月30日，武汉大学医学研究院、教育部免疫与代谢前沿科学中心、泰康生命医学中心、武汉大学中南医院张楹团队在Cell Stem Cell杂志上在线发表了题为Epitope prime editing shields hematopoietic cells from CD123 immunotherapy for acute myeloid leukemia的研究论文，介绍了一种基于碱基编辑器和先导编辑器的抗原表位精准编辑策略，用于AML的免疫治疗。
该研究聚焦AML的经典生物标志物之一CD123（白介素-3受体的α亚单位，IL3Rα），这是一种在AML病例中高表达的关键靶点。然而，由于CD123在正常细胞中也广泛表达，抗CD123的CAR-T免疫治疗因为在靶毒性，导致临床失败。在本研究中，张楹团队利用碱基编辑器和先导编辑器，对造血干细胞/祖细胞（HSPCs）中的CD123抗原表位进行了精准编辑，在确保CD123功能和表达不变的情况下，让表位编辑后的HSPCs成功避免了被CAR-T细胞识别和清除。
精准编辑抗原表位以治疗AML示意图 （Credit: Cell Stem Cell）
首先，研究人员通过三轮抗原表位筛选，发现突变位点及突变类型显著影响抗原蛋白的翻译后修饰和/或蛋白质稳定性。具体而言，CD123突变引发的糖基化修饰变化会削弱蛋白质的稳定性，进而影响其在HSPCs中的表达和功能。因此，必须密切评估抗原蛋白的翻译后修饰，这一关键问题在过去的研究中常常被忽视。
其次，表位编辑的成功依赖于基因编辑工具的精确性，特别需要考虑碱基编辑器的旁观者编辑副产物对蛋白质表达和翻译后修饰的影响。尽管碱基编辑器能够有效突变目标表位，但复杂的旁观者效应仍存在潜在安全风险。为实现更精准的表位编辑，作者对先导编辑器进行了优化，使HSPCs中CD123表位的编辑效率从5.9%大幅提升至78.9%，这是首次在HSPCs中通过先导编辑器实现抗原表位的精准突变。
最后，经过CD123抗原表位编辑的细胞在体外和动物模型中均展现出抵御CAR-T疗法攻击的能力，同时保持其正常的功能。这一研究为通过降低在靶毒性来治疗复发性AML提供了重要的可行性依据。
综上所述，该研究为AML等恶性疾病的精准免疫治疗开辟了新的突破口，展示了精准表位编辑技术的潜力，未来有望应用于更广泛的临床治疗领域。
参考文献
1. Jongen-Lavrencic, M., Grob, T., Hanekamp, D., Kavelaars, F.G., Al Hinai, A., Zeilemaker, A., Erpelinck-Verschueren, C.A.J., Gradowska, P.L., Meijer, R., Cloos, J., et al. (2018). Molecular Minimal Residual Disease in Acute Myeloid Leukemia. N Engl J Med 378, 1189-1199. 10.1056/NEJMoa1716863.
2. Atilla, E., and Benabdellah, K. (2023). The Black Hole: CAR T Cell Therapy in AML. Cancers (Basel) 15. 10.3390/cancers15102713.
3. Casirati, G., Cosentino, A., Mucci, A., Salah Mahmoud, M., Ugarte Zabala, I., Zeng, J., Ficarro, S.B., Klatt, D., Brendel, C., Rambaldi, A., et al. (2023). Epitope editing enables targeted immunotherapy of acute myeloid leukaemia. Nature 621, 404-414. 10.1038/s41586-023-06496-5.
4. Wellhausen, N., O'Connell, R.P., Lesch, S., Engel, N.W., Rennels, A.K., Gonzales, D., Herbst, F., Young, R.M., Garcia, K.C., Weiner, D., et al. (2023). Epitope base editing CD45 in hematopoietic cells enables universal blood cancer immune therapy. Sci Transl Med 15, eadi1145. 10.1126/scitranslmed.adi1145.
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6. Garaudé, S., Marone, R., Lepore, R., Devaux, A., Beerlage, A., Seyres, D., Dell' Aglio, A., Juskevicius, D., Zuin, J., Burgold, T., et al. (2024). Selective haematological cancer eradication with preserved haematopoiesis. Nature 630, 728-735. 10.1038/s41586-024-07456-3.
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