Nature：高文青等开发针对中枢神经损伤的工程化T细胞疗法
来源：生物探索 2024-09-11 08:00
本研究开发了一种基于T细胞受体的自身免疫性CD4+ T细胞疗法用于治疗脊髓损伤，并通过mRNA介导的短暂TCR表达来最小化潜在的副作用。
交通事故、不慎坠落或运动事故是引起中枢神经系统（central nervous system, CNS）创伤性损伤的主要原因，造成全球数百万患者运动与感知能力的丧失，为个人与社会造成极大的困扰和负担，但有效的治疗方法仍然难以实现。在此类损伤后，损伤部位会被大量外周免疫细胞所浸润，包括T细胞淋巴细胞。
然而，迄今为止，对于这些内源性T细胞在损伤部位的作用及其抗原特异性的全面理解仍然缺乏。这一缺口阻碍了针对CNS损伤的免疫介导细胞疗法的发展。虽然在T细胞发育过程中，绝大多数识别自身抗原的T细胞会进入细胞凋亡以避免日后造成个体自身免疫疾病的风险，但少数识别中枢神经系统蛋白的T细胞会在此过程中存活下来进入血液循环。而在血脑屏障和外周免疫抑制的作用下，这类T细胞长期处于静默状态。基于T细胞的免疫疗法目前处于癌症治疗的前沿，但在癌症治疗中主要利用的是CD8+ T细胞的细胞杀伤作用。先前研究表明，识别自身髓鞘蛋白的CD4+ T细胞在CNS损伤后有神经有神经元保护效果，但这些自身免疫性T细胞的长时间激活会有引发自身免疫疾病的风险。
来自美国华盛顿大学圣路易斯分校医学院的Jonathan Kipnis 博士研究团队（高文青博士和Min Woo Kim为共同第一作者，高文青博士和Jonathan Kipnis博士为共同通讯）于Nature上在线发表题为 Engineered T cell therapy for central nervous system injury（针对中枢神经损伤的工程化T细胞疗法）的文章，揭示了神经保护性T细胞的作用原理，并利用mRNA电转化系统建立了工程化瞬时自身免疫（engineered transient autoimmune, ETA） T 细胞疗法，在中枢神经损伤的小鼠模型中展现出了明显的治疗作用。
首先，利用单细胞测序技术与T细胞受体测序技术，研究人员发现从脊髓损伤小鼠模型的小鼠脊髓中提取出的T细胞具有克隆性增殖，说明了T细胞对自身抗原的识别与激活。同时，研究人员也在胸部脊髓损伤和颈部脊髓损伤的患者脑脊液中发现了大量克隆性增殖T细胞，结果与小鼠模型中保持一致。通过在具有NFAT-GFP报告系统的T细胞系中重组表达克隆性增殖的T细胞受体，研究人员证明在脊髓损伤后组织浸润T细胞对神经系统中髓鞘蛋白和其他神经元来源蛋白的识别作用。
接着，研究人员利用视神经损伤模型为筛选系统，将脊髓损伤相关的T细胞受体（TCR）进行功能性筛选，发现CD4+ T细胞在重组表达部分T细胞受体后表现出神经保护作用，并在脊髓损伤的小鼠中获得验证。体外培养的CD4+ T细胞表现为Th1 T细胞亚型，在注射入脊髓损伤的小鼠血液后，由TCR介导移动到受损脊髓部位，通过干扰素g调节损伤部位的免疫反应，降低了损伤部位巨噬细胞和小胶质细胞的过度激活，从而降低由巨噬细胞和小胶质细胞引起的二次神经元退化。而未移动到脊髓损伤部位的CD4+ T细胞则恢复到静息状态。
为了进一步避免已经移动到损伤部位的 T细胞的长期激活而引起后期自身免疫反应的隐患，研究人员利用mRNA转染技术，利用电转化将表达功能性TCR的mRNA转化入CD4+ T细胞内，使得CD4+ T细胞短时间表达T细胞受体以实现神经保护作用。脊髓损伤的小鼠在接受mRNA- TCR T细胞治疗后运动能力明显增强，组织病理学分析也表示经过治疗的小鼠其脊髓损伤水平的明显下降。研究人员还在mRNA- TCR重组表达的基础上利用CRISPR-Cas9技术敲除内源TCR表达，以避免内源TCR在疾病治疗时的干扰。
综上所述，本研究开发了一种基于T细胞受体的自身免疫性CD4+ T细胞疗法用于治疗脊髓损伤，并通过mRNA介导的短暂TCR表达来最小化潜在的副作用。这一策略是首次尝试利用CD4+ T细胞疗法来治疗中枢神经系统损伤。此外，它提供了一种基础的治疗模式，具有能够被转化为针对其他中枢神经系统损伤及神经退行性疾病疗法的潜力。
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