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多伦多科学家开发的包含JAK STAT信号域的新型CAR-T细胞,抗肿瘤效果更好!

作者:yatao    来源:互联网    浏览: 次   更新时间:2018年02月26日   

截止到2018年2月9日,国内已有(7家公司)9个CAR-T细胞药物的10项IND申请被CDE承办受理,其中包括6款anti-CD19 CAR-T细胞产品的7项IND。

数据来源 CFDA

众所周知,在刚刚过去的2017年里,美国FDA已经批准了全球两款以CD19为靶点的CAR-T细胞产品,分别用于治疗急性淋巴细胞白血病(ALL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)。

CAR-T细胞(图片来源 explorecarttherapy.com)

至此,B淋巴细胞抗原CD19特异性的CAR-T细胞已经在难治性B细胞恶性肿瘤患者中显示出令人印象深刻的临床疗效。但针对其他恶性肿瘤的CAR-T细胞的治疗效果尚未获得显著的临床益处。虽然低效的肿瘤浸润和肿瘤微环境中的各种免疫抑制机制会阻碍CAR-T细胞的疗效,但当前的CAR构建体递送的信号或许并不能完全激活抗肿瘤T细胞的功能。

因此,研究人员一直在不断改进优化这种CAR-T疗法,以期能够增加其安全性及有效性。

新型CAR技术的主要发明人- Naoto Hirano,专利申请已提交(图片来源 多伦多大学)

近期,多伦多大学(U of T)医学院的免疫学副教授及其大学医疗网络(University Health Network)的同事和日本的Takara Bio公司共同开发了一种新的CAR-T技术。

研究表明,这种新一代CAR-T细胞具备更持续有效的扩增能力以及抗癌活性,并且在人源癌症的免疫缺陷型小鼠体内对抗特定肿瘤的效果更好。相关研究结果公布在最新一期的《Nature Medicine》期刊上。

最佳的T细胞活化和扩增需要多种信号,包括T细胞受体(TCR)的参与(信号1),共刺激域(信号2)和细胞因子的参与(信号3)。然而,目前在临床中测试的CAR构建体治含有CD3z(TCR信号)结构域和共刺激结构域,但不包含传递信号3的结构域。

本研究中使用的anti-CD19 CAR构建体的示意图:FMC63衍生的scFv与CD28和CD3z(生成28-z)、CD8-α、4-1BB和CD3z(生成BB-z)或CD28、IL-2Rβ链的细胞质区(cytoplasmic domain),含或不含内部缺失和带有YXXQ基序的CD3z(分别生成28-IL2RB-z(YXXQ)和28-ΔIL2RB-z(YXXQ))。所有的CAR通过P2A序列与截短的NGFR(ΔNGFR)连接(图片来源 nature)

在这项新研究中,科学家们开发了一种能够在抗原刺激后诱导细胞因子信号传导的新型CAR构建体。这种新一代CD19 CAR编码来自白细胞介素(IL)-2受体β链(IL-2Rβ)和STAT3结合酪氨酸-XX-谷氨酰胺(YXXQ)基序的截短的细胞质区(cytoplasmic domain)以及TCR信号(CD3z )和共刺激(CD28)结构域(以下简称28-ΔIL2RB-z(YXXQ))。

在抗原刺激后,28- IL2RB-z(YXXQ)CAR-T细胞表现出优越的增殖能力,并保持较低分化的记忆T细胞表型(图片来源 nature)

28-ΔIL2RB-z(YXXQ)CAR-T细胞显示JAK激酶与STAT3和STAT5转录因子信号传导途径的抗原依赖性激活,其促进了体外T细胞的增殖能力,并防止成体终末分化。

28- IL2RB-z(YXXQ) CAR转导的T细胞在体内具有更好的抗肿瘤疗效(图片来源 nature)

另外,研究人员还比较了BB-z和28-ΔIL2RB-z(YXXQ)-T细胞对抗体内原代CD19 + B-ALL细胞的疗效。结果表明CAR-T细胞的存在显著延迟了白血病的进展(图e),相比较于BB-z CAR- T细胞,28-ΔIL2RB-z(YXXQ)CAR-T细胞在外周血中表现出了更好的持久性(图f,g)。最后,研究人员还测试了CAR-T细胞中的JAK-STAT途径活化是否可以改善其对实体瘤的治疗效果,他们将各种CAR工程化的T细胞过继转移到皮下接种了用CD19(A375-CD19)转导的A375黑素瘤细胞的NSG小鼠中(图h)。如在白血病的小鼠模型中所见,28-ΔILRB-z(YXXQ)CAR-T细胞在外周血和肿瘤中表现出优异的扩增能力,从而能够发挥更强的抗肿瘤疗效(i-k)。也就是说,与单独表达CD28或4-1BB共刺激结构域的CAR-T细胞相比,28-ΔIL2RB-z(YXXQ)CAR-T细胞在血液和实体肿瘤模型中表现出优异的体内持续性和抗肿瘤效果。

28- IL2RB-z(YXXQ) CAR-T细胞具有独特的基因表达谱,并在重复的抗原刺激后表现出强大的细胞毒性活性(图片来源 nature)

总之,该研究团队开发的这种激活JAK-STAT途径的新的CAR构建体,与28-z和BB-z CAR-T细胞相比,28-ΔIL2RB-z(YXXQ)CAR触发的基因表达谱类似于由IL-21处理触发的基因表达谱,其提供了不同的功能特性,包括优越的增殖能力和效应功能。但体内28-ΔIL2RB-z(YXXQ)CAR-T细胞的扩增能力也可能潜在地增加CRS(细胞因子释放综合征)的风险,因此该构建体的临床转化应该谨慎处理。

另外,值得注意的是,Hirano的新一代CAR设计可以用于任何CAR T细胞,与抗原特异性无关,不受其靶向的特定肿瘤的影响。目前,UHN(多伦多的大学医疗网络,University Health Network)已经提交了关于Hirano是主要发明人的这项研究的专利申请。

作为多伦多玛格丽特公主癌症中心(Princess Margaret Cancer Centre)的血液学和肿瘤学领域的高级研究员,Hirano表示:“我们希望这项技术能够推动进一步的研究,以扩大CAR-T细胞疗法的受益人群。对其结构进行改进,以优化其治疗效果,并最大限度地减少任何意想不到的后果,总而言之,这种癌症治疗方法是非常有前途的。”


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