“逻辑门”CAR-NK，赋能下一代“智能”细胞和基因疗法丨医麦猛爆料
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2021年11月21日/医麦客新闻 eMedClub News/--在近日举办的第36届癌症免疫治疗学会(SITC)年会上，合成生物学初创公司Senti Bio展示了一种逻辑门控同种异体、嵌合抗原受体自然杀伤(CAR-NK)细胞疗法SENTI-401的临床前数据，用于治疗结直肠癌。
靶向肿瘤相关抗原，如癌胚抗原(CEA)，可导致严重的临床毒性，因为细胞表面同样表达CEA的健康上皮细胞也会被杀死，这会造成包括对结肠和胃肠道以及肺部细胞的毒性风险。就这是我们所说的“脱靶效应”，如何找到只属于肿瘤细胞的特异性抗原是科学家一直努力的目标。
SENTI-401旨在利用使用基因电路在人类细胞中创建具有计算机类逻辑的门控系统，以靶向和杀死表达CEA的肿瘤细胞，同时防止杀死表达CEA的健康上皮细胞。SENTI-401将CEA靶向激活CAR(aCAR)与抑制性CAR(iCAR)配对，后者负责识别在某些健康胃肠道和肺上皮细胞中独特表达的安全抗原(SA)。临床前数据表明，逻辑门控系统可在CAR-NK细胞可用于防止靶介导的毒性目标是大肠癌细胞而不伤害健康组织细胞。
▲基于逻辑门控系统的CAR-NK的改造（图片来源：Senti Bio）
➤ 杀死大肠癌细胞：
临床前研究评估了CAR-NK细胞的抗肿瘤活性，并在体外证明了对表达CEA的CRC靶细胞的有效杀伤。单剂量的这些CAR-NK细胞在人类CRC异种移植模型中也表现出抗肿瘤活性，减少了33%以上治疗小鼠的肿瘤负荷。
➤ 保护健康细胞：
iCAR以SA依赖性方式抑制aCAR介导的杀伤（p<0.05），而不会降低aCAR介导的抗肿瘤活性。
V-set和含有免疫球蛋白结构域2(VSIG2) 是一种膜蛋白，通过Senti Bio专有的B-DAP发现平台被鉴定为SA，并在健康组织样本中进行了验证。VSIG2在CEA阳性健康细胞中独特表达，但在肿瘤细胞中不表达。
使用Senti Bio的DBTL平台评估多个iCAR设计，这些设计利用抑制域，可以以SA依赖的方式选择性地阻止CAR介导的杀伤。
“现有的癌症疗法通常只针对单一的肿瘤相关抗原，这意味着只有在该抗原主要在肿瘤细胞上表达的情况下，它们才能安全有效地使用，”Senti Bio研发副主任Alba Gonzalez博士说，“我们的Logic Gating平台令人兴奋的是，它有可能推进一种非常新颖的基于CAR-NK的治疗方法，该方法可以更精确地治疗结肠癌和其他实体瘤，同时降低靶向、非肿瘤的风险毒性，从而有可能增加治疗窗口并为患者提供有意义的益处。”
“逻辑门控”条件表达系统
iCAR，也称为非门CAR。与大多数CAR通过结合肿瘤相关抗原（TAA）来激活T细胞不同，iCAR将肿瘤中缺失的抗原作为激活免疫系统的靶标。这种设计是为了抑制T细胞与正常细胞上的抗原结合，从而避免“脱靶效应”的产生。
合成生物学模式被用来增加CAR-NK细胞对肿瘤细胞的特异性，这些肿瘤细胞是经过多种抗原检测的，以克服缺乏独特的肿瘤特异性抗原的问题。SENTI-401 将CEA靶向激活CAR(aCAR)与抑制性CAR(iCAR)配对，后者识别在某些健康胃肠道和肺上皮细胞中独特表达的安全抗原 (SA)，从而创造一个“NOT”逻辑门控，包括1个CAR和1个抑制性CAR（iCAR）；其中CAR靶向癌细胞中存在的人白细胞抗原（HLA）等位基因，而iCAR靶向癌细胞中缺失的HLA等位基因。
具体来说便是：将 “非” 门与抑制性嵌合抗原受体（iCAR）结合后，一旦CAR-NK细胞通过iCAR识别到了健康细胞上的安全性抗原（SA），便会通过 “非” 门反馈给CAR-NK细胞，告诉它不要发动攻击。
另一种逻辑门控已被设计应用于CAR-T细胞，研究人员采用synNotch门控系统对CAR进行了优化，设计了GD2-B7H3 CAR-T。
synNotch系统包括使用一个synNotch受体来识别一个TAA，其激活可诱导一个编码特异性靶向第二TAA的CAR表达，并包含T细胞激活域，从而创造一个“and”逻辑门控，需要同时存在两个细胞表面抗原才能激活CAR-T细胞。
▲图B.逻辑门控and/or条件表达系统（图片来源：参考来源2）
近年来，免疫系统已成为抵抗癌症的强大工具。CAR-NK细胞作为新兴的免疫治疗剂，可以使免疫细胞重定向，并已在实体瘤中显示出了很好的疗效。
然而，特异性仍然是癌症诊断和治疗的主要挑战。基于逻辑门控开发的创新CAR技术，能够区分癌细胞与正常细胞，并有望使广泛的患者人群获益。这项创新研究为将来的进一步开发和实践提供了概念验证。
参考资料：
1.https://www.biospace.com/article/releases/senti-bio-highlights-colorectal-cancer-preclinical-data-from-logic-gated-car-nk-cell-program-at-36th-sitc-annual-meeting/
2.https://www.nature.com/articles/s41571-019-0297-y