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Sci Transl Med | 对实体瘤表现出更强更持久疗效的新型CAR-T细胞产品:TSTEM样CAR-T 细胞

日期: 来源:BioArt收集编辑:Qi

撰文 | Qi

CAR-T细胞疗法虽然在多种B细胞恶性肿瘤展示出治愈潜力,但在实体瘤中的应用受到限制,影响因素包括肿瘤抗原异质性、导致T细胞耗竭的免疫抑制性肿瘤微环境 (TME) 等。临床前模型研究表明记忆性干细胞样 (SCM) 或中央记忆 (CM) CAR-T细胞的过继转移可增强治疗反应,用CD19 CAR-T细胞治疗显示出最佳疗效的患者中记忆T细胞的频率也有所增加【1, 2】,提示记忆CAR-T细胞对于维持有效和持久的抗肿瘤反应至关重要。然而,最近的一项研究表明,人类记忆性干细胞样CD8+细胞祖细胞可以转变为功能性干细胞样T(TSTEM)细胞或功能失调的耗竭型前体T细胞 (TPEX)【3】。因此,调节分化标志物的表达可能对于生成具有可在体内持续存在的功能性记忆CAR-T细胞至关重要。

近日,来自澳大利亚彼得·麦卡伦癌症中心的Paul J. Neeson团队在Science Translational Medicine杂志上发表了一篇题为TSTEM-like CAR-T cells exhibit improved persistence and tumor control compared with conventional CAR-T cells in preclinical models 的文章,他们开发了一种生成TSTEM样CAR-T细胞的方案,CAR刺激后增殖能力增强且细胞因子分泌增加,其过继转移能加强对肿瘤的控制和对临床前模型中肿瘤再攻击的抵抗,结合抗PD-1治疗可以根除已形成的肿瘤。总之,这项工作生成了具有增强疗效的TSTEM样CAR-T细胞,代表了实体瘤CAR-T细胞疗法的进步。

 
为了解决CAR-T细胞疗法在实体瘤治疗上的限制,研究人员建立了一种用于保存早期记忆T细胞的CAR-T生产方案。如下图所示,用抗CD3/CD28抗体激活幼稚T细胞后用LeY(实体瘤Lewis Y抗原)-CAR逆转录病毒转导,并在IL-7和IL-15存在下扩增。与LeY-CAR-T细胞临床试验(NCT03851146)生成的常规CAR-T相比,本方案导致TSCM (CD62L+ CD95+ CD45RA+) 显着增加,这一表型与之前研究鉴定的TSTEM记忆祖细胞相似,定义为TSTEM样CAR-T细胞。CyTOF进一步表明TSTEM样CAR-T细胞主要由TSCM和TCM簇组成,而传统CAR-T细胞中最丰富的T细胞亚群则是TEM,TSTEM样CAR-T细胞中的免疫检查点分子PD-1和TIGIT表达低于传统CAR-T细胞,相反具有更高的Ki67、ICOS、CD27和TCF1表达。


研究人员利用RNA-seq对两类CAR-T细胞的转录谱比较发现TSTEM样CAR-T细胞表达基因在细胞周期和DNA复制途径中富集。在体外与LeY+ OVCAR-3细胞共培养后TSTEM样CAR-T细胞能分泌显著更高浓度的IFN-γ、IL-2、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和颗粒酶B等,且显示出更高的增殖能力,在长期刺激(>30天)后仍能保持这种能力。相对于CD8+,关于CD4+CAR-T细胞的研究较少,作者想知道在有无CD4+CAR-T细胞的情况下CD8+ CAR-T细胞的功能反应。结果显示缺少CD4+会导致CAR刺激后CD8+ CAR-T细胞的增殖显著降低,且CD8+CAR+IFN-γ+TNF-α+T细胞频率降低,说明CD4+ CAR-T细胞对于TSTEM样CD8+ CAR-T细胞增殖能力和效应功能至关重要。

越来越多的研究表明,PD-1/ PD-L1阻断可能是提高CAR-T细胞治疗实体瘤效力的有效策略【4, 5】,研究人员发现LeY-CAR-T细胞暴露可诱导OVCAR-3肿瘤细胞上的PD-L1,且共培养可诱导CAR-T细胞上的PD-1表达。因此,他们假设抗PD-1疗法会增强TSTEM样CAR-T细胞在体内的功效。与猜想一致,抗PD-1疗法显著增强了TSTEM样CAR-T细胞疗效,7只小鼠中有5只在治疗后第8-13天之间治愈,15天后外周血中循环的CAR-T细胞显著更多,CD8+ CAR+ IFN-γ+ TIL的百分比也显著增多,且能根除肿瘤,在肿瘤消退后TSTEM样CAR-T细胞也能在体内长期存活。

总的来说,这项工作开发了一种具有增强增殖潜力、体内持久性和肿瘤控制能力的CAR-T细胞产品,尤其是与免疫检查点阻断疗法相结合,可能成为治疗实体瘤的有力策略。

原文链接:
http://doi.org/10.1126/scitranslmed.abk1900

制版人:十一



参考文献


1. M. Sabatino, J. Hu, M. Sommariva, S. Gautam, V. Fellowes, J. D. Hocker, S. Dougherty, H. Qin, C. A. Klebanoff, T. J. Fry, R. E. Gress, J. N. Kochenderfer, D. F. Stroncek, Y. Ji, L. Gattinoni, Generation of clinical-grade CD19-specific CAR-modified CD8+ memory stem cells for the treatment of human B-cell malignancies. Blood 128, 519–528 (2016).
2. J. A. Fraietta, S. F. Lacey, E. J. Orlando, I. Pruteanu-Malinici, M. Gohil, S. Lundh, A. C. Boesteanu, Y. Wang, R. S. O'Connor, W. T. Hwang, E. Pequignot, D. E. Ambrose, C. Zhang, N. Wilcox, F. Bedoya, C. Dorfmeier, F. Chen, L. Tian, H. Parakandi, M. Gupta, R. M. Young, F. B. Johnson, I. Kulikovskaya, L. Liu, J. Xu, S. H. Kassim, M. M. Davis, B. L. Levine, N. V. Frey, D. L. Siegel, A. C. Huang, E. J. Wherry, H. Bitter, J. L. Brogdon, D. L. Porter, C. H. June, J. J. Melenhorst, Determinants of response and resistance to CD19 chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy of chronic lymphocytic leukemia. Nat. Med. 24, 563–571 (2018).
4. J. Xu, Q. Zhang, K. Tian, H. Wang, H. Yin, J. Zheng, Current status and future prospects of the strategy of combining CAR‑T with PD‑1 blockade for antitumor therapy (Review). Mol. Med. Rep. 17, 2083–2088 (2018).
5. L. B. John, C. Devaud, C. P. Duong, C. S. Yong, P. A. Beavis, N. M. Haynes, M. T. Chow, M. J. Smyth, M. H. Kershaw, P. K. Darcy, Anti-PD-1 antibody therapy potently enhances the eradication of established tumors by gene-modified T cells. Clin. Cancer Res. 19, 5636–5646 (2013).

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