CAR T細(xì)胞腫瘤免疫療法在白血病等血液瘤中已展示強(qiáng)大的抗腫瘤療效,但由于缺乏腫瘤特異性靶點(diǎn),使其在實(shí)體瘤領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。大多數(shù)致癌驅(qū)動(dòng)基因是細(xì)胞內(nèi)蛋白或細(xì)胞核內(nèi)蛋白,免疫系統(tǒng)只有通過(guò)主要組織相容性復(fù)合體(MHC)遞呈的抗原肽才能識(shí)別,這就限制了靶向個(gè)體人類白細(xì)胞抗原(HLA)同種異型呈遞的突變肽(新生抗原)的免疫療法。最新一項(xiàng)發(fā)表在《Nature》雜志上的新研究“Targeting of intracellular oncoproteins with peptide-centric CARs”,直接讓CAR T細(xì)胞通過(guò)MHC I呈遞的未突變且必需的蛋白的肽段靶向腫瘤細(xì)胞,部分相關(guān)研究?jī)?nèi)容如下所述。
圖1 文獻(xiàn)信息
賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院John M. Maris以及紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院Mark Yarmarkovich等的研究人員首先通過(guò)進(jìn)行MHC捕獲、肽洗脫和液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜法,使用質(zhì)譜分析神經(jīng)母細(xì)胞瘤(8種神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞來(lái)源的異種移植物和患者來(lái)源的異種移植物),隨后通過(guò)MHC I呈遞的免疫多肽組并結(jié)合比對(duì)正常組織細(xì)胞潛在呈遞的免疫多肽組,篩選腫瘤特異呈遞的多肽,最終確定了差異抗原肽PHOX2B。PHOX2B只在腫瘤組織表達(dá),正常組織隨發(fā)育不再表達(dá),因此將其作為免疫治療靶點(diǎn)(圖2)。
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圖2 差異性抗原肽的發(fā)現(xiàn)并確定PHOX2B作為免疫治療靶點(diǎn)
由于自身抗原缺乏免疫原性,在多次篩選中未發(fā)現(xiàn)高親和力TCR后,研究人員選擇開發(fā)基于scFv的CAR,即以多肽為中心的CAR(peptide-centric chimeric antigen receptors,PC-CARs)。首先通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)選擇能與pMHC結(jié)合的scFvs,并對(duì)表現(xiàn)出明顯選擇性的克隆進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試,最終篩選出兩種與抗原肽特異性結(jié)合最強(qiáng)的scFvs:10LH和302LH(圖3),進(jìn)而開發(fā)以多肽為中心的CAR T細(xì)胞(peptide-centric chimeric antigen receptors T cell,PC-CAR T)。
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圖3 特異性結(jié)合pMHC的CAR scFv的篩選
研究人員在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中展示了PC-CAR T強(qiáng)有力的腫瘤特異性殺傷能力。研究人員先在神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系(SKNAS、NBSD 和 SKNFI)測(cè)試了PC-CAR T的強(qiáng)效特異性殺傷作用(圖4),并在三種不表達(dá)PHOX2B的細(xì)胞系(SW620,結(jié)直腸腺癌細(xì)胞系;KATO III,胃腺癌細(xì)胞系;和HEPG2,肝細(xì)胞癌細(xì)胞系)中測(cè)試了PC-CAR T與脫靶組織呈遞的肽環(huán)境的功能交叉反應(yīng)性(圖3),結(jié)果顯示PC-CAR T細(xì)胞能選擇性消除腫瘤而不靶向和殺傷PHOX2B陰性的細(xì)胞系。
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圖4 PC-CAR T(10LH與302LH)強(qiáng)效特異性的腫瘤殺傷作用
同時(shí),研究人員還使用PC-CAR T治療移植有神經(jīng)母細(xì)胞瘤異體移植物腫瘤的小鼠,結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤被完全清除,達(dá)到治療終點(diǎn)(圖5);且與使用未處理的CAR T細(xì)胞治療的終點(diǎn)腫瘤相比,PC-CAR T細(xì)胞浸潤(rùn)和MHC表達(dá)的顯著上調(diào),這表明該療法可以在低抗原密度下激活T細(xì)胞擴(kuò)增,啟動(dòng)前饋級(jí)聯(lián)反應(yīng),從而增加MHC和抗原呈遞。
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圖5 PC-CAR T(10LH與302LH)強(qiáng)效清除動(dòng)物模型中神經(jīng)母細(xì)胞瘤
這些數(shù)據(jù)表明,PC-CARs有可能擴(kuò)大免疫治療靶點(diǎn)的范圍,其重點(diǎn)和難點(diǎn)在于尋找抗原肽和篩選特異性結(jié)合的scFv。此策略將囊括非免疫原性細(xì)胞內(nèi)的腫瘤蛋白,并可以在臨床環(huán)境中通過(guò)靶向更多的HLA異型進(jìn)行治療。與TCR相比,PC-CARs在靶向MHC遞呈抗原肽方面具有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì):PC-CARs可以通過(guò)使用合成的PC受體誘導(dǎo)免疫原性來(lái)靶向必需的未突變的癌蛋白,這為通過(guò)多種HLA實(shí)現(xiàn)更高程度的肽特異性和靶向性開辟了可能性;此外,與靶向膜蛋白的CAR相比,PC-CARs還可能具有啟動(dòng)MHC上調(diào)和抗原密度增加的前饋級(jí)聯(lián)反應(yīng)的能力。
本研究介紹的方法將有助于在其他癌種中發(fā)現(xiàn)特異性靶點(diǎn),并預(yù)期構(gòu)建一個(gè)基于scFv的合成免疫療法文庫(kù),為新抗原和自身抗原提供更廣泛的HLA基因型覆蓋人群,有望擴(kuò)大CAR T等細(xì)胞免疫療法的應(yīng)用范圍。
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