重新编程免疫细胞，助力CAR-T攻克实体瘤

导读：FDA批准的第一个基因疗法是活的药物：从癌症患者身上提取的免疫细胞被设计成靶向肿瘤细胞。然而，对于许多患者来说，这些先进的治疗方法并不能带来持久的缓解。现在，纽约基因组中心(New York Genome Center)和纽约大学(New York University)的科学家们开发了一个基因筛选平台，以识别能够增强免疫细胞的基因，使它们更持久，并提高它们根除肿瘤细胞的能力。

近日，该研究论文发表在《Nature》上，题为“A genome-scale screen for synthetic drivers of T cell proliferation”，描述了合成基因程序的发现，该程序能够重组T细胞，使它们更有效地发现并抗击癌细胞。该研究团队分析了人类的多个T细胞亚群中近12000个不同基因的影响。这项大规模的基因筛查的目标是精确地识别那些能够使T细胞增殖的基因，并了解这些基因如何影响与抗癌相关的免疫细胞功能的其他方面。

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04494-7

以前对T细胞进行设计主要是通过仔细选择癌症或组织特异性蛋白(抗原)来靶向特定类型的肿瘤。自30多年前首次开发以来，嵌合抗原受体(CAR)-T细胞疗法已被证明在靶向血癌细胞方面非常有效，从而出现了多种FDA批准的CAR-T疗法。CAR-T细胞的表面有抗原受体，可以识别癌细胞上的特定蛋白质，从而锁定并摧毁它们。一些患者在接受CAR-T细胞治疗后甚至十年都没有癌症复发，因为早在几年前引入的T细胞仍在发挥作用。但是生物医学面临的主要挑战之一是知道为什么大多数接受CAR-T细胞治疗的癌症患者不能获得持久的缓解。

LTBR -工程CAR - T细胞、常规CAR - T细胞与CD19+血癌细胞混合

该研究的资深作者Sanjana博士解释说:“迄今为止，T细胞的基因工程一直专注于寻找新的抗原或新的CARs。我们采取了一种截然不同的方法：与其改变抗体，不如尝试加入基因，将T细胞转化为更具攻击性的抗癌细胞。这些修饰基因在血癌中的效果很好，我们相信它们可能会在多种抗原和实体肿瘤中发挥作用。”

通过将筛选出来的修饰基因与现有的CARs结合，研究人员能够改造T细胞，使其更有效地消除肿瘤细胞。其中一种特殊的修饰基因——淋巴细胞毒素受体(LTBR)可以促进T细胞的增殖，会有更多“年轻有活力”的T细胞，并且不会随着时间的推移而衰竭。添加LTBR也会使T细胞分泌更多的细胞因子，这对T细胞的抗肿瘤活性至关重要。细胞因子在使T细胞更好地与体内其他免疫细胞沟通并协同攻击癌症方面发挥着重要作用。有趣的是，LTBR在T细胞中通常不表达，这突出了基因组大规模筛选寻找激活全新细胞程序的基因的能力。

“我们的目标是利用现有的免疫疗法，使其变得更好。我们也没有想到LTBR可以如此显著地增强CAR疗法。这是迈向下一代CAR-T细胞治疗发展的重要一步，”该研究的第一作者Mateusz Legut博士说。研究小组发现，添加LTBR可以重新连接T细胞的基因组，从而触发许多其他增强T细胞功能的基因的表达。该团队通过将基因过表达筛查与单细胞基因组学相结合，能够快速了解LTBR和类似修饰基因的作用。

他们开发的新方法OverCITE-seq允许研究人员测试不同修饰基因对T细胞的细胞状态的影响，其中包括每个基因的表达，装饰细胞表面的蛋白质以及每个细胞表达的独特T细胞受体（克隆型）。OverCITE-seq为研究人员提供了一个详细的图片，说明每个修饰基因是如何提高T细胞活性的，并且在一个单细胞实验中对所有排名前列的基因都是这样做的。对于LTBR，这提供了一个早期的线索，表明大量的基因正在发生变化，这使得研究人员进一步确定了一种被称为NF-kB的基因表达调节剂，这种调节剂驱动了这些变化。这种LTBR驱动的深度重编程也出现在所谓的非常规T细胞中，例如γδ T细胞，其丰度低于常规T细胞，但可以靶向更多样化的肿瘤。

“最令人兴奋的是LTBR和其他高排名基因改善了CAR-T细胞和γδ T细胞的抗原特异性应答。如果在体外和临床试验中得到验证，这可能对未来CAR-T细胞治疗淋巴恶性肿瘤和其他癌症具有深远的意义。”该研究的共同作者Catherine Diefenbach博士说。该团队还将一些顶级的基因修饰剂与CARs相结合，类似于两种现有的FDA批准的血癌疗法：tisagenlecleucel (Kymriah)和axicabtagene ciloleucel (Yescarta)。几乎所有的修饰剂测试都增强了CAR-T反应，包括LTBR。由于癌症患者的T细胞与健康捐赠者的T细胞相比处于较差的状态，研究人员还想测试LTBR使癌症患者的T细胞恢复活力的能力。他们将LTBR和CAR结合到弥漫性大B细胞淋巴瘤患者的功能失调的T细胞中，也发现增强了T细胞的功能，这表明该技术可以作为一种优化的临床治疗。

T细胞和免疫疗法专家Andrew Sewell博士（没有参与这项研究）指出，“T细胞的功能增益筛选具有发现如何使免疫疗法更加成功的巨大潜力，特别是在目前的CAR T细胞疗法效果不佳的实体癌中。”研究小组还发现，用修饰基因增强的T细胞不仅能消除白血病细胞，还能消除胰腺癌细胞。这些结果令人鼓舞，不仅开发了一个增强型CAR-T治疗血癌的组合，而且它们在靶向实体瘤方面可以发挥的关键作用，在这个领域建立有效的CAR-T免疫疗法更具挑战性。

由于像LTBR这样新表征的修饰基因可以与已经批准的CAR-T疗法组合在一起，因此这项研究非常具有从实验到临床的潜力，以改善世界各地癌症患者的预后。(来源：转化医学网)

参考资料：

https://www.nygenome.org/programming-the-immune-system-to-supercharge-cancer-cell-therapies/

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