利用改進(jìn)的CAR-T治療實(shí)體瘤大有可為

        2016年7月21日/生物谷BIOON/--CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)，即嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法。該療法是一種出現(xiàn)了很多年但近幾年才被改良使用到臨床中的新型細(xì)胞療法。在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治療上有著顯著的療效，被認(rèn)為是有前景的腫瘤治療方式之一。正如所有的技術(shù)一樣，CAR-T技術(shù)也經(jīng)歷一個漫長的演化過程，正是在這一系列的演化過程中，CAR-T技術(shù)逐漸走向成熟。

        嵌合抗原受體（chimeric antigen receptors, CAR）T細(xì)胞（CAR-T）是對病人自己的T細(xì)胞經(jīng)過基因修飾而構(gòu)建出的，在治療血癌上取得成功，但是利用CAR-T治療實(shí)體瘤---是由異質(zhì)的細(xì)胞群體組成的，這些異質(zhì)的細(xì)胞具有不同的表面分子---并不那么成功，這是因為正常組織含有CAR-T靶向的蛋白，因而，CAR-T不僅攻擊腫瘤，也會攻擊正常組織。 
        一般而言，CAR-T免疫療法涉及通過一種類似于透析的方法從癌癥患者的血液中收集T細(xì)胞，然后對它們進(jìn)行基因修飾，讓它們表達(dá)特定的CAR，而能夠識別癌細(xì)胞表面上的特異性分子。這些經(jīng)過基因修飾的T細(xì)胞在灌注回患者體內(nèi)后，能夠靶向殺死癌細(xì)胞。
2        016年6月，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)和丹麥哥本哈根大學(xué)的研究人員描述了他們經(jīng)過基因修飾設(shè)計出一種識別一種組合物--由一種已知的癌癥相關(guān)表面蛋白和一種癌癥相關(guān)糖分子組成---的CAR能夠用于CAR-T免疫療法中以便治療一系列實(shí)體瘤。他們在胰腺癌模式小鼠體內(nèi)證實(shí)了這種新的CAR-T療法的有效性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Immunity期刊上，論文標(biāo)題為“Engineered CAR T Cells Targeting the Cancer-Associated Tn-Glycoform of the Membrane Mucin MUC1 Control Adenocarcinoma”。 
        研究人員構(gòu)建出表達(dá)特定CAR的CAR-T細(xì)胞，其中這種CAR特異性地識別粘蛋白1（MUC1）上截短的糖分子。MUC1蛋白在正常的細(xì)胞表面上并不存在，但在很多類型的實(shí)體瘤和白血病的癌細(xì)胞表面上大量存在。 
        當(dāng)將這些CAR-T細(xì)胞注射回白血病或胰腺癌小鼠體內(nèi)后，這些腫瘤都萎縮了，而且在大多數(shù)小鼠中被消除了，從而導(dǎo)致存活期增加。在接受CAR-T治療后，胰腺癌小鼠仍然活了113天；然而，在接受不能夠靶向識別具有截斷的糖分子的MUC1蛋白的CAR-T治療的小鼠當(dāng)中，在這項實(shí)驗結(jié)束時，僅有三分之一的小鼠存活下來。重要的是，這些經(jīng)過基因修飾的CAR-T不能夠傷害正常的人細(xì)胞，也不能夠傷害不具有這種異常糖分子的細(xì)胞。 
        此外，利用高性能顯微鏡證實(shí)正常的細(xì)胞僅在細(xì)胞內(nèi)部表達(dá)不成熟的癌癥相關(guān)的MUC1蛋白版本，然而，癌細(xì)胞將這種異常的蛋白運(yùn)送到它的表面上，因此，這有助解釋為何這些經(jīng)過基因修飾的CAR-T僅能夠識別腫瘤細(xì)胞表面上的這種癌癥特異性的蛋白。 
        這些發(fā)現(xiàn)提示著靶向識別在正常組織和實(shí)體瘤中發(fā)現(xiàn)的蛋白上存在的異常的癌癥特異性糖分子可能成為一種治療實(shí)體瘤的新免疫療法。這種腫瘤組合識別能力可能導(dǎo)致人們在未來為癌癥患者開發(fā)出一種安全的有效的療法。 
        研究人員當(dāng)前正在與哥本哈根大學(xué)同事Catharina Steentoft博士合作開發(fā)這種類型的新療法。Johnson說，“我們的研究證實(shí)這種新的癌癥靶向療法的安全性和有效性。我們正在其他的模型中繼續(xù)評估這種療法的安全性。一旦新的模型評估完畢，我們計劃將這種療法推向針對實(shí)體瘤患者的I期臨床試驗當(dāng)中。” 
        而在新的一項研究中，來自美國貝勒醫(yī)學(xué)院、德州兒童癌癥中心、貝勒細(xì)胞與基因療法中心、德州兒童醫(yī)院和休斯頓衛(wèi)理公會醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)一種基于靶向特異性表面分子的新策略能夠清除膠質(zhì)母細(xì)胞瘤模式小鼠體內(nèi)的大多數(shù)癌細(xì)胞、阻止腫瘤逃避免疫檢測、更好地控制腫瘤和改善小鼠存活。相關(guān)研究結(jié)果于2016年7月18日發(fā)表在Journal of Clinical Investigation期刊上，論文標(biāo)題為“Tandem CAR T cells targeting HER2 and IL13Rα2 mitigate tumor antigen escape”。論文通信作者為貝勒醫(yī)學(xué)院和德州兒童癌癥中心兒科副教授Nabil Ahmed博士。 
        科學(xué)家們想要了解當(dāng)一種療法靶向單個表面分子時，腫瘤會發(fā)生什么。論文作者、貝勒醫(yī)學(xué)院兒科助理教授Meenakshi Hegde博士在實(shí)驗室利用人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤模式小鼠開展研究。她利用嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞（CAR-T）靶向腫瘤細(xì)胞上的單個表面分子。CAR-T是T細(xì)胞經(jīng)基因改造后，通過在其表面上表達(dá)CAR來識別和殺死表面上攜帶一種特異性抗原的腫瘤細(xì)胞。 
        Hegde想知道當(dāng)利用CAR-T靶向腫瘤細(xì)胞表面上的單個抗原時，腫瘤會如何應(yīng)對。CAR-T清除表面上攜帶靶分子的細(xì)胞，同時留下表面上未攜帶靶分子的細(xì)胞。當(dāng)在模式小鼠體內(nèi)開展這項實(shí)驗時，她觀察到盡管部分腫瘤被CAR-T及時地清除了，但是腫瘤還是會復(fù)發(fā)。這些復(fù)發(fā)的腫瘤細(xì)胞并不攜帶CAR-T識別的靶分子，相反會攜帶其他的表面分子。 
        Ahmed說，這些結(jié)果教導(dǎo)科學(xué)家們“靶向腫瘤上的一種表面分子僅殺死攜帶這種抗原的腫瘤細(xì)胞。那些不攜帶這種表面分子的腫瘤細(xì)胞不被殺死，而且能夠繼續(xù)生長。它們變成能夠?qū)е履[瘤復(fù)發(fā)的細(xì)胞。” 
        為此，在這項新的研究中，研究人員測試了如果他們利用CAR-T靶向兩種不同的腫瘤表面分子將會發(fā)生什么。Ahmed說，他們發(fā)現(xiàn)“如果我們靶向不止一種抗原，那么我們有更好的機(jī)會阻止腫瘤逃避免疫檢測”。 
        研究人員選擇的兩種抗原---HER2和IL13Rα2---是抗腫瘤療法的良好候選分子，這是因為它們在大多數(shù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞表面上表達(dá)，但是體內(nèi)正常組織中非常低水平地表達(dá)。這對于讓CAR-T靶向和殺死正常細(xì)胞的副作用小化是比較重要的。 
        研究人員確定了如果T細(xì)胞表面上的單個雙價CAR分子能夠同時結(jié)合HER2和IL13Rα2，那么將會發(fā)什么。Ahmed說，當(dāng)CAR-T通過這種雙價CAR分子同時識別HER2和IL13Rα2時，它的抗腫瘤“活性要比使用各自的單價CAR分子高很多”。 
        CAR-T同時識別HER2和IL13Rα2的效應(yīng)要高于單個識別的累加效應(yīng)，即具有超加性（superadditive），其中這種同時識別HER2和IL13Rα2的CAR-T也被稱作二價CAR-T。 
        接下來，Hegde和Ahmed想要可視化觀察二價CAR-T和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞之間到底發(fā)生什么。 
        Ahmed說，“首先，我們試著解決大分子成像問題，因此我們與貝勒醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)助理教授Matthew Baker博士合作。利用這種大分子成像技術(shù)，我們模擬了HER2、IL13Rα2和同時靶向這兩種分子的雙價CAR之間的組裝。我們確定這種三組分組裝在能量上是可行的。這種雙價CAR很可能以串聯(lián)的形式將HER2和IL13Rα2結(jié)合在一起。我們因此稱它為串聯(lián)CAR（Tandem CAR），或者說TanCAR。” 
        接下來，研究人員想要觀察TanCAR T細(xì)胞（TanCAR-T）與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞之間如何相互作用。利用一種分辨率在150nm以下的受激輻射耗盡（Stimulation Emission Depletion, STED）顯微技術(shù)，研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)當(dāng)TanCAR-T與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞相互接觸時，它們產(chǎn)生一種表面分子聚集圓盤結(jié)構(gòu)，即免疫突觸（immunological synapse）。一旦TanCAR與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞表面上的抗原HER2和IL13Rα2結(jié)合在一起時，這會觸發(fā)T細(xì)胞內(nèi)部的激活，從而導(dǎo)致膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞死亡。 
        研究人員期待利用TanCAR-T治療實(shí)體瘤能夠在臨床試驗中取得不錯的結(jié)果。Ahmed說，“當(dāng)我們靶向腫瘤中的單個組分時，腫瘤有辦法繼續(xù)存活。但是當(dāng)我們利用TanCAR-T同時靶向兩個組分時，我們能夠讓TanCAR-T更加特異性地和更加高效地殺死腫瘤細(xì)胞。同時靶向兩個組分要比靶向單個組分好。”