Science子刊：开发出CAR联合筛选方法，确定最有效治疗癌症的CAR-T细胞

近年来，经过基因改造的免疫细胞---配备了识别和摧毁肿瘤细胞的分子武器---已经改变了癌症治疗的面貌。如今，在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校的研究人员开发出一种新的方法来比较大量的CAR-T细胞，每种CAR-T细胞的分子特征略有不同，以确定哪种CAR-T细胞对癌症最有效和最持久。相关研究结果发表在2022年11月9日的Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“Pooled screening of CAR T cells identifies diverse immune signaling domains for next-generation immunotherapies”。

在这项新的研究中，这些作者开发出这种称为CAR联合筛选（CAR Pooling）的方法来研究具有40种不同嵌合抗原受体（CAR）的CAR-T细胞。这种在可以在未来扩大到测试数百或数千种受体组合的筛选发现了新的和令人惊讶的CAR，使这些治疗性CAR-T细胞更加强大。

论文通讯作者、加州大学旧金山分校微生物学与免疫学副教授Kole Roybal博士说，“CAR-T细胞对很多血癌患者来说绝对是一种变革。这项新的研究为以更聪明的方式设计这些细胞以便它们能更好、更持久地发挥作用并用于治疗更多的癌症类型奠定基础。”

一种变革性的治疗方法

作为一种白细胞，T细胞表面表达的受体可识别体内的外来物。当一种匹配的分子或颗粒结合T细胞受体时，T细胞就会发起免疫反应来抵御入侵者。这种类型的免疫反应不仅可以摧毁病毒和细菌，也可以摧毁癌细胞。

在癌症患者接受CAR-T细胞治疗之前，临床医生从患者的血液或健康捐赠者那里收集T细胞。然后，他们在实验室里对这些细胞进行基因改造，使之在细胞表面上表达特殊的、可识别癌症的CAR。这些经过基因改造的T细胞在体外增殖后被注射回患者体内。所表达的CAR帮助这些T细胞特异性攻击癌细胞。多种CAR-T细胞已被批准用于治疗血癌，包括淋巴瘤、白血病和多发性骨髓瘤。

论文共同第一作者、加州大学旧金山分校博士后学者Daniel Goodman博士说，“我们能够将T细胞从体内提取出，为它们添加新的基因程序，并将它们作为一种活的可编程疗法放回患者体内，这已对血液病癌症的治疗产生了巨大影响。然而，如果我们更充分地了解如何操纵它们的信号传导和功能特性，这仅仅是经过基因改造的细胞所能做的事情的开始。”

科学家们一直在努力让CAR-T细胞对实体瘤发挥作用。即使对许多血癌患者来说，CAR-T细胞也只是暂时起作用或根本不起作用。

开发新的CAR-T细胞疗法的限制因素之一是修改和测试新的CAR所需的高通量技术；整个免疫系统有数百种CAR，它们可以像乐高积木一样组合成成千上万种可能的组合。

简化T细胞测试

Roybal、Goodman和论文共同第一作者、加州大学旧金山分校研究生Camillia Azimi开发了CAR联合筛选，以便一次性快速测试不同CAR的有效性。这种筛选方法产生一个包含许多编码CAR的遗传密码的DNA文库，同时将它们引入数百万个T细胞，然后让这些T细胞在试管中竞争它们的生存、生长、识别和摧毁癌症的技能。

Azimi说，“我们的方法使测试基于CAR的新疗法的过程更快速。这不仅使得科学家们能够节省时间，而且还能探索他们本来无法单独测试的设计。”

生成和筛选具有不同信号传导结构域的CAR汇集文库。图片来自Science Translational Medicine, 2022, doi:10.1126/scitranslmed.abm1463。

例如，在这项新研究中测试的40种CAR中，不仅有经典的T细胞受体（TCR），还有从其他类型的相关免疫细胞中借用的受体。例如，一种名为BAFF-R的B细胞受体是使T细胞对癌症特别有效的主要候选对象。Azimi说，“如果我们不利用CAR联合筛选，我们绝不会选择测试BAFF-R。”

当含有BAFF-R的CAR-T细胞在患有多发性骨髓瘤的小鼠身上进行测试时，与接受标准CAR-T细胞的小鼠相比，它们的存活时间更长，患癌率更低。

一种可用于未来研究的平台

这些作者正计划扩大CAR联合筛选的使用范围，在重新设计的T细胞中测试更多受体。Roybal说，最终，这种方法可能能够用于开发不同类型的CAR-T细胞，以治疗不同类型的癌症；当涉及到不同的癌症类型时，可能没有一个放之四海而皆准的答案。

他说，“我们当然可以使用CAR联合筛选来快速找到适合特定临床环境的最佳CAR。一组CAR可能对治疗胶质母细胞瘤更有利，但另一组CAR对治疗骨髓瘤最有利。”

随着这些作者筛选出越来越多的CAR，他们希望能揭示出CAR如何支配免疫细胞活动的潜在模式。最终，这可能导致更多的合成受体，它们不仅可以治疗癌症，而且可以治疗其他疾病。

Goodman说，“我们希望了解如何组成这些信号传导结构域的基本部分，并建立下一代的工程化细胞疗法。”Goodman实验室还在努力了解和改进CAR-T细胞的其他方面，以提高这种细胞疗法的有效性。Roybal说，“有很多方法能够对这些细胞进行基因改造。目前取得的进展只是万里长征的第一步。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Daniel B. Goodman et al. Pooled screening of CAR T cells identifies diverse immune signaling domains for next-generation immunotherapies, Science Translational Medicine, 2022, doi:10.1126/scitranslmed.abm1463.