代謝編輯的E-MAC在實體腫瘤免疫細(xì)胞治療中的應(yīng)用

近年來，細(xì)胞免疫療法在腫瘤治療方面取得了許多重大進(jìn)展。巨噬細(xì)胞參與了機(jī)體免疫的第一道防線，其功能與它本身的多樣性和可塑性密切相關(guān)，并受到自身所處微環(huán)境的調(diào)控。巨噬細(xì)胞已經(jīng)成為下一個具有治療潛力的免疫細(xì)胞類型之一。

外周血單核細(xì)胞（PBMC）來源的原代巨噬細(xì)胞無法高效進(jìn)行基因編輯和工程化改造，因此iPSC來源的巨噬細(xì)胞（iMAC）成為髓系細(xì)胞免疫治療的重要來源，而且已經(jīng)有臨床前試驗證明CAR-iMAC具有抗腫瘤功能【1】。然而，此前的CAR-iMAC的設(shè)計重心在于增強其靶向性，并不能很好地維持巨噬細(xì)胞的促炎活性，在腫瘤微環(huán)境中容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐盅仔途奘杉?xì)胞，進(jìn)而失去抗腫瘤功能。因此，讓iMAC持久地保持促炎狀態(tài)成為目前亟待解決的問題。

該研究發(fā)現(xiàn)，ACOD1（或IRG1）的敲除可以增強巨噬細(xì)胞的促炎極化、對腫瘤細(xì)胞的吞噬能力和殺傷能力，并且 ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC表現(xiàn)出更強的實體腫瘤殺傷能力。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC的抗腫瘤效果可以通過聯(lián)用免疫檢查點抑制劑進(jìn)一步得到提升。這些研究結(jié)果提供了基于代謝重編程改造巨噬細(xì)胞的新思路。

研究團(tuán)隊首先通過基于人代謝基因文庫的CRISPR Screen尋找調(diào)控巨噬細(xì)胞促炎極化的關(guān)鍵代謝基因。CRISPR Screen的結(jié)果發(fā)現(xiàn)KEAP1的敲除會抑制巨噬細(xì)胞的促炎極化，而ACOD1的敲除可以增強其促炎極化。于是，研究團(tuán)隊分別在iPSC中敲除了KEAP1和ACOD1。KEAP1敲除的iPSC后續(xù)無法成功分化獲得iMAC，因此無法在iMAC中應(yīng)用。ACOD1敲除的iPSC可以成功通過誘導(dǎo)分化獲得ACOD1-/- iMAC。而且，后續(xù)的實驗結(jié)果表明，與MSLN-CAR-iMAC相比，ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC在小鼠體內(nèi)顯示出更強的對卵巢癌和胰腺癌的抑制作用，并延長了小鼠的生存期。

為了進(jìn)一步提升ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC的抗實體瘤療效，研究者們又將其和免疫檢查點抑制劑聯(lián)用。研究結(jié)果表明，與PD-1抗體聯(lián)用可以提升ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC的抗卵巢癌功能。

從機(jī)制上來看，該研究發(fā)現(xiàn)了ACOD1-KEAP1-NRF2信號軸對于iMAC功能的調(diào)控作用。ACOD1基因的缺失導(dǎo)致ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC 中的衣康酸的豐度被抑制。衣康酸可以通過烷基化部分半胱氨酸殘基，致使KEAP1失活，促進(jìn)NRF2的積累和核轉(zhuǎn)位，從而促進(jìn)下游抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄，同時抑制炎癥基因的轉(zhuǎn)錄。ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC可以分泌較高水平的促炎細(xì)胞因子，產(chǎn)生更多的ROS，表現(xiàn)出增強的抗腫瘤活性。該研究提供了CAR-iMAC改造的新思路，ACOD1可以作為巨噬細(xì)胞腫瘤免疫治療的新靶點，有望應(yīng)用于實體腫瘤的臨床治療。

該研究報道了敲除CAR-iMAC表面與唾液酸結(jié)合的免疫檢查點Siglec-5和Siglec-10的雙敲除CAR-iMAC，也可以增強CAR-iMAC的抗實體瘤功能。

無論是通過對代謝的基因編輯，還是對免疫檢查點的基因編輯，來實現(xiàn)巨噬細(xì)胞功能的提升，都可以被統(tǒng)稱為Edited MAC （ E-MAC ） ，這是在團(tuán)隊此前報道的“iMAC”和“CAR-MAC”技術(shù)基礎(chǔ)上的改進(jìn)與提升，也將為下一代巨噬細(xì)胞免疫治療開啟新的思路。