Nature子刊：华人科学家创建IL-8受体修饰的CD70 CAR-T，促使小鼠致命脑瘤的完全消退丨医麦猛爆料
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2019年10月26日/医麦客 eMedClub/--2017年8月，发表在Neuro-oncology和International Journal of Cancer期刊上的两篇论文表明，佛罗里达大学(UF)的研究人员采用靶向CD70的CAR-T疗法，在人类癌细胞和动物模型的实验过程中产生了强烈的抗肿瘤反应。作为这两项研究的通讯作者，佛罗里达大学神经外科的黄建平博士说：“我们认为这一发现显示出了免疫疗法的巨大潜力，并且使胶质母细胞瘤的治疗有了新的希望。”
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基于这项研究，佛罗里达大学已经发布了与此项目有关的PCT专利申请(公开号WO 2019/051047)，发明人为新研究的第一作者Linchun Jin和黄建平博士。
应对实体瘤挑战的策略
胶质母细胞瘤，也称为多形性胶质母细胞瘤(GBM)，是一种侵袭性的脑肿瘤，患者存活率低。诊断后最常见的存活时间是12至15个月，不到3%至5%的患者存活时间超过5年。通常，治疗手段包括手术，之后使用化疗和放疗。尽管接受了最大限度的治疗，癌症通常会复发。
癌症免疫疗法是恶性胶质瘤的一种有前途的治疗方法，但目前受到普遍表达的肿瘤抗原数量有限和免疫抑制性极强的肿瘤微环境的阻碍。
寻找合适的抗原靶点
寻找合适的抗原来靶向实体肿瘤是CAR开发成功的关键一步。目前，CAR的开发大多涉及单一靶点，由于肿瘤异质性，这可能会导致抗原阴性肿瘤的选择性生存和增殖。因此，研究人员正试图开发针对多靶点的CAR。
然而，在GBM患者接受IL-13Rα2 CAR-T细胞治疗的案例中，作者发现CAR-T细胞诱导了表达约70％ IL-13Rα2抗原的GBM的短期肿瘤消退。另一个案例来自黄建平等人于2017年发表的临床前研究，他们使用同系GBM模型也获得了类似的观察结果，其中70％的接种肿瘤对CD70呈阳性，而近40％的小鼠被CD70 CAR-T细胞治愈。
这些来自单靶点CAR的结果表明，内源性免疫系统可能被CAR-T细胞介导的抗肿瘤反应激活，从而有助于对抗原阴性肿瘤细胞的免疫反应。单靶点CAR的治疗效果可能受到靶点的性质和在促进肿瘤发生、免疫抑制、肿瘤进展等方面的作用的影响。因此，对CAR效能的假设应该因靶点而异。
CD70与GBM
CD70是II型跨膜蛋白，它是TNF(肿瘤坏死因子)受体家族的糖基化跨膜蛋白CD27的唯一配体。天然CD70的表达仅局限于极度活化的T淋巴细胞和B淋巴细胞以及一小部分成熟的树突状细胞，在癌症患者中，这些细胞因其具有较强的免疫抑制作用而很少被观察到；然而，血液恶性肿瘤和一些实体肿瘤表达这种分子。
此前，该研究团队报道，CD70肿瘤表达是低级别胶质瘤(LGG)和GBM患者生存期较差的独立指标，与GBM中化学激酶介导的免疫抑制、肿瘤侵蚀、增殖和迁移相关。研究还表明，CD70参与巨噬细胞肿瘤浸润和诱导GBM中CD8+ T细胞死亡。这些特点使CD70成为CAR-T治疗这些癌症的良好靶点。
改善CAR-T在实体瘤中的浸润
免疫抑制TME对CAR-T细胞治疗实体肿瘤提出了挑战，因为肿瘤内的免疫监视功能失调，如丰富的抑制因子、代谢限制、抗原表达不良和慢性T细胞刺激。
有研究表明，CAR-T细胞在外周血中的迁移和持续是血液系统恶性肿瘤患者临床持久反应的重要因素。然而，外周持续性可能不足以诱导实体组织恶性肿瘤的临床缓解。瘤内CAR-T细胞表达可能是稳健反应的一个基本限制。由于T细胞进入肿瘤的活跃转运部分依赖于肿瘤中的趋化因子与T细胞上的趋化因子受体的相容性，因此，肿瘤诱导的趋化因子/趋化因子受体的不匹配被认为是限制T细胞浸润的关键因素之一。
一项使用过继转移的HER-2特异性T细胞治疗转移性乳腺癌患者的研究表明，注入的T细胞中只有0.1%在肿瘤中被检测到。在临床前和临床研究中发现的相似结果可能是由于肿瘤表现出对淋巴细胞浸润和效应功能的固有抗性。因此，CAR-T细胞在实体瘤中的浸润是一个需要改进的领域。
有证据表明，IL-8增强肿瘤相关中性粒细胞或髓源性抑制细胞(MDSCs)的募集，激活上皮-间质转化(EMT)，促进血管生成，并倾向于增强抵抗力、干性和转移潜能。IL-8的这些促肿瘤特性为所有的抗肿瘤疗法创造了显著的障碍。为此，在最新研究中，黄建平等人用白细胞介素8(也称为CXCL8)受体(分别为CXCR1和CXCR2)修饰了先前的CD70CAR。
▲ CAR构建体（图片来源：Nature Communications）
研究发现，与CAR-EGFP和载体转导的T细胞(对照)相比，CAR-R1和CAR-R2 T细胞在培养分析中降低了IL-8水平，表明修饰的T细胞可能能够虹吸IL-8。有趣的是，IL-8增强了CAR-R1 T细胞的增殖，但没有增强CAR-R2 T细胞的增殖。总言之，这些数据表明IL-8可以指导8R70CAR T细胞转运到肿瘤中。
新治疗策略的积极数据
新的策略旨在利用肿瘤产生的IL-8来引导IL-8受体修饰的CD70CAR T细胞迁移到肿瘤中，而这确实在实体肿瘤中诱导了增强的抗肿瘤反应。
在向U87 GBM荷瘤小鼠注射CAR-T细胞后的第六天，CAR-EGFP和经载体转导的T细胞治疗组中肿瘤持续存在或进展，而在CAR-R1和CAR-R2-T治疗组中几乎无法检测到肿瘤，这促使小鼠的长期存活。
▲ GBM小鼠中的T细胞迁移和肿瘤生长（图片来源：Nature Communications）
为了复制GBM中的发现，该团队还测试了另外两种天然表达CD70的肿瘤，即卵巢癌(SK-OV-3)和胰腺癌(PANC-1)。(100％的U87和SK-OV-3细胞以及58％的PANC-1细胞是CD70阳性的。)
与对照组相比，CAR-R1和CAR-R2 T细胞处理的两种荷瘤小鼠，均检测到了增强的发光信号，表明T细胞向肿瘤的迁移增强。在SK-OV-3模型中，研究人员在CAR-EGFP和载体转导的T细胞治疗组中观察到肿瘤进展，而在CAR-R1或CAR-R2 T细胞治疗组中观察到肿瘤缩小，并实现了更长的生存期。在PANC-1模型中也获得了类似的结果。
总之，这些数据表明，IL8R CAR修饰可以引起CAR-T细胞的肿瘤运输和抗肿瘤作用显著增强。
下一步，为了评估8R70CAR T细胞的晚期和长期影响，研究人员在患有大型/晚期肿瘤的小鼠模型中进行了测试。采用上述相同的GBM肿瘤模型，但治疗时间点都按顺序推迟了12天，先前小鼠模型的中位存活时间为35天。
与接受CAR-EGFP T细胞治疗的小鼠相比，CAR-R1和CAR-R2 T细胞治疗组的细胞转运、肿瘤消退和存活率更为显著。在CAR-EGFP组中观察到外周T细胞的更强信号，其与肿瘤消退无关。在治疗后1天，通过IVIS在ROI而不是在外周测量的CAR-T细胞信号被发现与存活相关。这一结果也在卵巢癌和胰腺癌模型中得到了证实。
为了进一步评估8R70CAR T细胞的长期保护作用，治愈的小鼠在另一个半球接受U87.i720的再次攻击(接种第一次肿瘤后的第77天)。再次接种肿瘤后，CAR-R1或CAR-R2处理组的小鼠均出现完全消退的肿瘤，而所有tumor-only小鼠均死于以肿瘤进展为特征的疾病。肿瘤注射后，在再次攻击的部位观察到了CAR-R1或CAR-R2 T细胞的显著激增，这促进了长期生存获益。
因此，新的CAR设计使T细胞具有更好的抗肿瘤反应性和免疫记忆，从而长期控制肿瘤。
结语
新研究证明，利用肿瘤中自然表达或辐射诱导的IL-8释放可以增强肿瘤内的T细胞转运。T细胞在肿瘤内的快速迁移可以有效地消除肿瘤生长，逆转肿瘤诱导的免疫抑制，促使最大的抗肿瘤反应。此外，该结果对于治疗其他CD70阳性恶性肿瘤和理解CD70在肿瘤进展中的作用具有潜在的重要意义。
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