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Science子刊:更高效的CAR-T細胞療法有望治療胰腺癌等實體瘤

来源:www.uuuwell.com  2021-5-13 12:35

   

作為一種實體瘤,胰腺導管腺癌(PDAC)是一種高度侵襲性腫瘤,儘管進行了積極外科手術放療和高劑量化療,但是它的5年生存率小於9%。儘管CAR-T細胞療法已經成為CD19陽性B細胞惡性腫瘤的一種令人XX的有效治療選擇,但是它在實體瘤領域的表現尚未達到類似的療效。嵌合抗原受體(CAR)T細胞(CAR-T)無法有效和持久地控制實體瘤的原因有很多,包括實體瘤特異性細胞表面靶標的缺乏和腫瘤抗原異質性;實體瘤微環境對T細胞激活、衰竭和持久性的免疫抑制影響;以及體外擴增的CAR-T細胞自然轉移到腫瘤部位的低效率。為了應對這些挑戰,許多科學家們正在使用一些優雅的策略,試圖通過CAR介導的外源分子表達基因組編輯方法來改變T細胞生物學

在一項新的研究中,來自美國貝勒醫學院的研究人員測試了一種假設,即作為一種在多種炎症背景下多次鑒定和表徵的記憶T細胞亞群,TCRαβ CD8+CD161+ T細胞可能作為CAR T細胞療法的一種改進平台,這是因為科學家們認為在實體瘤環境中CAR成功的關鍵特徵,如持久性、組織外滲和連續殺傷,似乎是這個T細胞亞群所固有的。相關研究結果發表在2021年5月5日的Science Translational Medicine期刊上,論文標題為「A subset of cytotoxic effector memory T cells enhances CAR T cell efficacy in a model of pancreatic ductal adenocarcinoma」。

眾所周知,CD161在自然殺傷細胞(NK)、自然殺傷T細胞(NKT)和多種T細胞群體中廣泛表達。它與小鼠同源物NK1.1有47%的同源性,在5%~25%的循環外周T細胞中表達。CD161表達之前在多種不同的CD8+細胞類型中觀察到,如CD8αα+ TCR粘膜相關恆定T細胞(mucosal-associated invariant T cell, MAIT)、Tc17細胞和記憶幹細胞。對錶達CD161的細胞的轉錄分析鑒定出CD8+CD161+ T細胞具有保守的轉錄特徵,該轉錄特徵可以擴展到CD4+CD161+T細胞、TCRγδ+CD161+T細胞和NK細胞。儘管表達CD161的細胞類型具有某些先天樣特性,但是這些作者在這項新的研究中鑒定出的T細胞表現出αβ多克隆庫,有抗病毒特異性的傾向,並且沒有明顯的自然細胞毒性活性。

這些作者以前報道過類似於人類CD8+CD161+細胞的小鼠CD8+NK1.1+細胞的功能重要性,並記錄了在給小鼠注XX模擬與病毒感染有關的某些特徵的基於細胞的疫苗后,這些細胞的數量增加了。針對CD8+NK1.1+細胞的微陣列分析顯示,與活化的CD8+NK1.1細胞相比,在抗原刺激下,這些細胞大幅上調表達顆粒酶F、D、G、C、B、A和N。在穩態狀態下,人CD161+細胞也上調表達顆粒酶B和H,並表現出上調表達C-C基序趨化因子受體CCR6、CCR5和CCR2,同時下調表達CCR7、CCR4、CCR1、CCR3和C-X-C基序趨化因子受體3(CXCR3),這表明這些細胞的歸巢特性有所改變。在多發性硬化症患者外周血的循環CD161+細胞中也觀察到類似的表達模式,使它們XX中樞神經系統的能力增強,並促進疾病發生。

基因組數據一致,體內研究表明,用CAR轉導的CD8+CD161+T細胞介導的抗腫瘤活性改善的機制與增強的殺傷力和潛在的歸巢有關。在體外和體內CAR刺激后,PD-1的較低表達提示著還存在減少T細胞衰竭的機制。在激活的小鼠CD8+NK1.1+T細胞中,多種免疫球蛋白(Ig)重鏈和輕鏈是上調最多的轉錄物之一。除了驗證所分析的CD8+NK1.1+T細胞群體沒有被B細胞污染外,這些作者沒有探討這一現象;然而,最近在自身免疫性糖尿病的背景下報道了小鼠T細胞中B細胞受體(BCR)和TCR共表達這一出乎意料但令人著迷的現象。這種「雙重表達細胞」群體有可能在某種程度上與表達NK1.1的T細胞重疊。

在CAR-T細胞體外擴增過程中,IL-7和IL-15的加入被證明有利於T細胞的發育分化和穩態,導致過繼轉移后的CAR-T細胞存活率高於加入IL-2后發生擴增的CAR-T細胞在過繼轉移后的存活率。還有人已發現,IL-21促進了CD2+CD28+CD8+T細胞的擴增,並增強了CD19-CAR T細胞療法的效力。還有報道說,加入IL-15和IL-21有助於增強和維持NKT細胞的記憶潛力。據報道,基於IL-7、IL-15和IL-21組合的T細胞體外擴增可增強記憶細胞,減少癌症轉移,並提高黑色素瘤小鼠模型的生存率

在這項新的研究中,這些作者發現,在存在IL-7、IL-15和IL-21的混合物的情形下,大量外周血單核細胞(PBMC)衍生的CAR-T細胞、CD8+CD161- CAR-T細胞和CD8+CD161+ CAR-T細胞的體外培養和擴增,只使CD8+CD161+ CAR-T細胞群體受益,而且大量PBMC T細胞或CD8+CD161-T細胞的表型不會發生在不含IL-21或僅含IL-2的培養條件下發生的改變。在這些條件下,用CAR轉導的CD8+CD161+T細胞在裂解能力和持久性方面優於大量的PBMC T細胞和作為對照的CD8+CD161-T細胞。此外,在PDAC疾病原位模型和播散模型中,與用CAR轉導的大量PBMC T細胞相比,用CAR轉導的CD8+CD161+T細胞介導的的體內存活率顯著提高。

一些科學家們已報告說,最佳的CAR-T細胞活性是通過平衡的用CAR轉導的CD4+和CD8+ T細胞群體實現的。基於此,這些作者很想推測,通過同時使用用CAR轉導的CD4+CD161+ T細胞,可能會進一步改善CD8+CD161+CAR-T細胞療法。然而,目前還不清楚這樣的策略是否有益。他們的結果一致表明,與由CD4+CAR-T細胞和CD8+ CAR-T細胞組成的大量PBMC相比,CD8+CD161+CAR-T細胞顯示出更強的細胞毒性和持久的抗腫瘤反應。此外,由於大多數表達CD161的CD4+細胞是分泌IL-17的稱為Th17細胞的調節性T細胞,具有較低的細胞毒性分子的表達,目前還不清楚CD161+CD8+CAR-T細胞和CD161+CD4+CAR-T細胞的組合是否會表現出優於單獨的CD8+CD161+CAR-T細胞的功能活性。儘管如此,未來的實驗將探索這種令人好奇的可能性。

開發用於治療PDAC的CD8+CD161+ CAR-T細胞療法,圖片來自 doi:10.1126/scitranslmed.abc3196

這項新的研究有某些潛在的局限性。由於TCR測序顯示NK1.1+T細胞和NK1.1-T細胞之間存在差異(事實上,不同小鼠的相同成分之間也存在差異),這些作者不能排除這兩個亞群之間的TCR親和力差異導致流感和黑色素瘤挑戰模型中的生存差異的可能性。由於樣本量相對較小、轉錄的內在差異性,以及希望在仍然報告潛在的相關生物學的同時避免第二類錯誤發生,這些作者對NK1.1/CD161+細胞和NK1.1/CD161-細胞之間的轉錄差異很少有明確的說法,除了隨後通過實驗進行前瞻性驗證的基因。雖然通過跨物種比較確定的具有低q值的基因最有可能對應于轉錄的真正生物學差異,但其中的大多數基因也需要前瞻性驗證。這些都是許多基因組學研究中的標準混雜因素。此外,雖然CAR實驗重複了很多次,但只有三個血液供者作為起始材料的來源。因此,CD8+CD161+ T細胞的功能差異仍然需要更廣泛的驗證。他們也沒有完全確定CD161/NK1.1受體連接在CD8+CD161+T細胞的下游功能中可能發揮的作用。這個作用的確定在未來使用這個亞群進行治療時將特別重要。

總之,這些作者報告說,CD8+CD161+T細胞和它們的小鼠等同物CD8+NK1.1+T細胞在體外和體內都表現出較高的細胞毒性潛力。基於微陣列的基因表達譜分析顯示,與NK1.1-和CD161-細胞相比,這些細胞在受到激活時,上調表達顆粒酶、穿孔蛋白和先天樣受體(innate-like receptor)。在體外,用CAR轉導的CD8+CD161+T細胞比用CAR轉導的大量PBMC T細胞或用CAR轉導的CD8+CD161-T細胞群體具有更高的殺傷速度和效率。在體內,與用CAR轉導的CD8+CD161-T細胞和用CAR轉導的大量PBMC T細胞相比,單次給送用CAR轉導的CD8+CD161+ T細胞大幅提高了抗腫瘤保護和生存率。使用這個T細胞亞群進行CAR-T細胞治療可能為有效治療包括PDAC在內的實體瘤提供機會,因此還需開展更多的研究。(生物谷 Bioon.com)

參考資料:

Vanaja Konduri et al. A subset of cytotoxic effector memory T cells enhances CAR T cell efficacy in a model of pancreatic ductal adenocarcinoma. Science Translational Medicine, 2021, doi:10.1126/scitranslmed.abc3196.