Science子刊：抑制抗原非依赖性信号转导可降低CAR-T细胞的毒副作用
来源：本站原创 2019-09-21 19:20
2019年9月21日讯/生物谷BIOON/---嵌合抗原受体（(chimeric antigen receptor, CAR）T细胞（CAR-T）免疫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。 这种新的治疗策略的关键之处在于构建一种被称作嵌合抗原受体（chimeric antigen r
2019年9月21日讯/生物谷BIOON/---嵌合抗原受体（(chimeric antigen receptor, CAR）T细胞（CAR-T）免疫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。
这种新的治疗策略的关键之处在于构建一种被称作嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor, CAR）的人工受体来特异性地识别在癌细胞表面上表达的抗原，如B细胞恶性肿瘤的CD19、CD20和CD22，胶质母细胞瘤的EGFRRVIII。CAR由一段胞外单链抗原可变区片段（scFV）、跨膜区和胞内信号区3个部分组成。第一代CAR将scFV区与激活抗原特异性T细胞的CD3ζ胞内信号区连接。之后开发的CAR包含了额外的共刺激信号（CD28、4-1BB和OX40，第二代CAR包含其中的一个，第三代CAR包含其中的两个）来增强和维持T细胞功效。然而，患者的T细胞本身并不表达这种CAR，毕竟它是一种人工受体，是特异性地针对癌细胞表面上存在的抗原人工设计出来的。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受体特异性地结合癌细胞表面上的抗原上，从而触发一系列信号转导事件，最终强效地摧毁体内的癌细胞。
尽管CAR-T细胞免疫疗法可抵抗淋巴系统恶性肿瘤，但是实体瘤对这种疗法的反应受到更多限制，而且脱靶毒副作用也更加明显。经设计用于治疗癌症的CAR-T细胞免疫疗法遭受的潜在限制包括不想要的抗原非依赖性信号转导（tonic signaling）和脱靶激活。抗原非依赖性信号转导会促进进行性的CAR-T细胞失活。由于缺乏机制上的理解，克服这些障碍的努力并未取得太大的进展。
在一项新的研究中，来自英国和美国的研究人员发现利用时程质谱流式细胞技术（time course mass cytometry）进行的单细胞分析提供了一种快速地评估CAR-T细胞活化的方法。他们发现在CAR-T细胞增殖期间，增加αβ T细胞数量的过程足以增加αβ T细胞中抗原非依赖性信号转导。相反之下，γδT细胞增殖并不改变它们的基础活性。当这些γδT细胞经基因改造后表达嵌合共刺激受体（chimeric costimulatory receptor, CCR）时，它们特异性地识别发生转化的骨髓细胞，但不能识别健康的骨髓细胞。这些数据展示了一种设计特异性抗肿瘤反应的策略，可避免与抗原非依赖性信号转导相关的并发症。相关研究结果发表在2019年9月10日的Science Signaling期刊上，论文标题为“Engineering γδT cells limits tonic signaling associated with chimeric antigen receptors”。
他们比较了发生增殖的T细胞和经转导表达第二代CAR的T细胞中的信号转导，结果发现T细胞增殖增强了对刺激作出的反应。然而，这种细胞增殖也诱导抗原非依赖性信号转导和下降的T细胞信号转导网络可塑性，这与T细胞衰竭（T cell exhaustion）标志物PD-1和TIM-3的表达相关。
鉴于这一点在CD3ζ下游的通路中最为明显，他们对表达缺乏CD3ζ但含有DAP10刺激结构域的嵌合共刺激受体（chimeric costimulatory receptor, CCR）的γδT细胞进行了类似的分析。
这些CCR-γδT细胞并未显示出抗原非依赖性信号转导，但是在存在CCR特异性刺激或同源白血病细胞的情况下可被有效激活并产生细胞毒性反应。
单细胞信号分析可以对CAR-T和CCR-T细胞激活进行详细表征，以更好地了解它们的功能活性。此外，他们证实在髓系恶性肿瘤中，CCR-γδT细胞可能具有避免脱靶毒性作用和同种异体反应性的潜力。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Jonathan Fisher et al. Engineering γδT cells limits tonic signaling associated with chimeric antigen receptors. Science Signaling, 2019, doi:10.1126/scisignal.aax1872.
这种新的治疗策略的关键之处在于构建一种被称作嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor, CAR）的人工受体来特异性地识别在癌细胞表面上表达的抗原，如B细胞恶性肿瘤的CD19、CD20和CD22，胶质母细胞瘤的EGFRRVIII。CAR由一段胞外单链抗原可变区片段（scFV）、跨膜区和胞内信号区3个部分组成。第一代CAR将scFV区与激活抗原特异性T细胞的CD3ζ胞内信号区连接。之后开发的CAR包含了额外的共刺激信号（CD28、4-1BB和OX40，第二代CAR包含其中的一个，第三代CAR包含其中的两个）来增强和维持T细胞功效。然而，患者的T细胞本身并不表达这种CAR，毕竟它是一种人工受体，是特异性地针对癌细胞表面上存在的抗原人工设计出来的。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受体特异性地结合癌细胞表面上的抗原上，从而触发一系列信号转导事件，最终强效地摧毁体内的癌细胞。
尽管CAR-T细胞免疫疗法可抵抗淋巴系统恶性肿瘤，但是实体瘤对这种疗法的反应受到更多限制，而且脱靶毒副作用也更加明显。经设计用于治疗癌症的CAR-T细胞免疫疗法遭受的潜在限制包括不想要的抗原非依赖性信号转导（tonic signaling）和脱靶激活。抗原非依赖性信号转导会促进进行性的CAR-T细胞失活。由于缺乏机制上的理解，克服这些障碍的努力并未取得太大的进展。
图片来自Science Signaling, 2019, doi:10.1126/scisignal.aax1872。
在一项新的研究中，来自英国和美国的研究人员发现利用时程质谱流式细胞技术（time course mass cytometry）进行的单细胞分析提供了一种快速地评估CAR-T细胞活化的方法。他们发现在CAR-T细胞增殖期间，增加αβ T细胞数量的过程足以增加αβ T细胞中抗原非依赖性信号转导。相反之下，γδT细胞增殖并不改变它们的基础活性。当这些γδT细胞经基因改造后表达嵌合共刺激受体（chimeric costimulatory receptor, CCR）时，它们特异性地识别发生转化的骨髓细胞，但不能识别健康的骨髓细胞。这些数据展示了一种设计特异性抗肿瘤反应的策略，可避免与抗原非依赖性信号转导相关的并发症。相关研究结果发表在2019年9月10日的Science Signaling期刊上，论文标题为“Engineering γδT cells limits tonic signaling associated with chimeric antigen receptors”。
他们比较了发生增殖的T细胞和经转导表达第二代CAR的T细胞中的信号转导，结果发现T细胞增殖增强了对刺激作出的反应。然而，这种细胞增殖也诱导抗原非依赖性信号转导和下降的T细胞信号转导网络可塑性，这与T细胞衰竭（T cell exhaustion）标志物PD-1和TIM-3的表达相关。
鉴于这一点在CD3ζ下游的通路中最为明显，他们对表达缺乏CD3ζ但含有DAP10刺激结构域的嵌合共刺激受体（chimeric costimulatory receptor, CCR）的γδT细胞进行了类似的分析。
这些CCR-γδT细胞并未显示出抗原非依赖性信号转导，但是在存在CCR特异性刺激或同源白血病细胞的情况下可被有效激活并产生细胞毒性反应。
单细胞信号分析可以对CAR-T和CCR-T细胞激活进行详细表征，以更好地了解它们的功能活性。此外，他们证实在髓系恶性肿瘤中，CCR-γδT细胞可能具有避免脱靶毒性作用和同种异体反应性的潜力。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Jonathan Fisher et al. Engineering γδT cells limits tonic signaling associated with chimeric antigen receptors. Science Signaling, 2019, doi:10.1126/scisignal.aax1872.
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