通過補充CAR信號改變基因，可以提高對固體癌的治療效果

京都大學iPS細胞研究所（CiRA）12月13日宣布，研發(fā)出了用iPS細胞制作在小鼠的固體癌模型中也能發(fā)揮抗腫瘤效果的CAR-T細胞的方法。該研究由CiRA增殖分化機構(gòu)研究部門的上田樹研究員（現(xiàn)：芝加哥大學博士后研究員）和金子新教授等研究小組進行。研究成果在線刊登在《自然Biomedical Engineering》上。

已知T細胞和NK細胞等細胞傷害性免疫細胞在癌癥免疫療法中成為搭載CAR等基因的自體移植用細胞的供給源。自2013年報道了從iPS細胞分化抗原特異性T細胞的方法以來，面向使用iPS細胞技術(shù)的癌免疫療法的應用的研究正在進行。近年來，隨著分化誘導法的改良，在血液癌的動物模型中，除了報告了具有與健康人的初代培養(yǎng)T細胞匹敵的治療效果的iPS細胞由來CAR-T細胞（iCAR-T細胞）之外，還報告了通過基因操作使iPS細胞的免疫原性減弱而“通用”化的iCAR-T細胞的有用性等iCAR-T細胞對同種（異體）移植細胞治療的貢獻也值得期待。

另一方面，在通常的CAR-T細胞治療中，固體癌與血液癌相比，也是治療難易度高的癌癥。需要滿足免疫細胞到達腫瘤組織、原位增殖、效應器功能的發(fā)揮及其持續(xù)等條件，期待治療效果仍需改善。此次，研究小組著眼于補充CAR信號的T細胞活性化信號，通過進行基因改變，致力于改善腫瘤局部的iCAR-T細胞的行為，提高iCAR-T細胞對固體癌的治療效果。

先導入共刺激分子，CAR基因?qū)雽PS細胞向T細胞的分化影響不大

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一些CAR基因的結(jié)構(gòu)引起CAR-T細胞的功能降低，從而產(chǎn)生意外的持續(xù)CAR信號轉(zhuǎn)導。研究小組首先研究了CAR基因的構(gòu)成對iPS細胞向T細胞分化的影響。將4種不同結(jié)構(gòu)的CAR基因（19z、1928z、19bbz、1928bbz）分別導入到iPS細胞中，所述4種CAR基因（19z、1928z、19bbz、1928bbz）在T細胞受體信號（第一信號）傳遞期間起到共刺激（第二信號）分子的作用。然后，進行向T細胞的分化誘導，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有4-1BB的CAR（19bbz）和同時含有CD28和4-1BB的CAR（1928bbz）對向iPS細胞導入CAR基因的分化誘導沒有影響。

酶DGK缺失iCAR-T細胞改善固形癌模型小鼠腫瘤局部增殖和存活

其次，詳細分析了iCAR-T細胞（iCAR-TCTL）的功能，結(jié)果表明，與通常的CAR-T細胞相比，位于CAR下游信號傳導路徑的分子磷酸化不足，活性變?nèi)?。因此，為了提高iCAR-T細胞的效應器功能，研究了增強T細胞受體信號（第一信號）的方法。

首先，研究小組將二?；视土姿峄傅腄GKα和DGKζ著眼于。到目前為止，在老鼠實驗中，DGKα和DGKζ據(jù)報道，抑制T細胞的效應器功能提高。這次的研究是DGKα和DGKζ制作缺損的iCAR-T細胞（DGK-dKO-iCAR-TCTL），通過固體癌小鼠模型評價增強T細胞受體信號的效果。

當將缺失DGK的iCAR-T細胞（DGK-dKO-iCAR-TCTL）給予固形癌模型小鼠時，與未缺失DGK的來自iPS細胞的CAR-T細胞（iCAR-TCTL）相比，在腫瘤局部檢測到更多的細胞障礙性T細胞并長期存在。該結(jié)果表明，基因修飾改善了iCAR-T細胞在腫瘤局部的增殖和存活。

膜結(jié)合型IL-15/IL-15Rα通過基因的導入，腫瘤的增殖性和持續(xù)性提高

除了T細胞受體信號、共刺激信號之外，細胞因子刺激的信號（第三信號）對于T細胞的活化也很重要。到目前為止，研究小組已經(jīng)對膜結(jié)合型IL-15/IL-15Rα（mbIL15）報道了通過基因的導入，iCAR-T細胞的體內(nèi)殘存得到改善，血液癌治療效果得到改善。因此，本次研究除了DGK-KO外，還將mbIL15導入iCAR-T細胞，評價了效果。導入mbIL15的iCAR-T細胞（iCAR-TCTL-mbIL15tg）與未導入mbIL15的細胞（iCAR-TCTL）相比，在腫瘤中的增殖性和持續(xù)性得到了提高。

DGK缺損+膜結(jié)合型IL15基因?qū)耄种泼庖忒煼ɡщy的肝細胞癌小鼠的腫瘤形成

其次，使用卵巢癌模型小鼠，調(diào)查了DGK的缺損和膜結(jié)合型IL15基因的導入相結(jié)合的效果。結(jié)果顯示，與任一操作的iCAR-T細胞相比，兩操作的iCAR-T細胞長期在腫瘤中發(fā)揮作用，改善了腫瘤模型小鼠的存活。

作為對癌免疫療法困難的固體癌的模型的效果的驗證，對在皮下播種了癌細胞的肝細胞癌模型小鼠，通過靜脈注射給予進行了DGK缺損和膜結(jié)合型IL-15的基因?qū)氲膇CAR-T細胞。結(jié)果，能夠抑制腫瘤形成，改善固體癌模型小鼠的生存率。

本次研究表明，通過選擇適當?shù)腃AR基因結(jié)構(gòu)和優(yōu)化分化誘導方法，并結(jié)合促進細胞活化的基因操作，可以制備高功能的iPS細胞來源的CAR-T細胞?！氨狙芯拷Y(jié)果表明，iPS細胞來源的CAR-T細胞對固體癌也有治療效果?！毖芯啃〗M如是說。