Transl Res︱南师大郭志刚/胡志刚团队发现促进CAR-T细胞高效通过血脑屏障治疗脑胶质瘤新机制

撰文︱纪   锋责编︱王思珍，方以一

脑胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme, GBM）是危害人类健康的恶性程度最高的肿瘤之一。 由于该肿瘤位于脑部，手术无法完全清除肿瘤细胞。再加之血脑屏障的存在，静脉或口服给药难以达到脑部发挥作用。因此，GBM中位总生存期仅为12个月左右，5年生存率不超过5%。 

近年来，嵌合抗原受体T细胞免疫疗法（CAR-T）对于肿瘤治疗取得了里程碑的突破，可以实现对血液肿瘤的完全治愈。 点燃了利用CAR-T治疗包括GMB在内实体瘤的希望。然而，对于脑部肿瘤，由于静脉输入的CAR-T细胞无法穿透血脑屏障进入脑部，临床上需要对患者开颅，在输入CAR-T细胞。这样的操作不仅给患者带来额外痛苦，而且临床风险很大。因此，找到一种可以让CAR-T细胞穿透血脑屏障的方法， 对于胶质瘤的治疗具有重大意义。

2023年3月26日，南京师范大学生命科学学院郭志刚教授团队在美国临床和转化研究中心学会官方期刊Translational Research (IF=10.171)在线发表题为“Rabies virus glycoprotein 29 (RVG29) promotes CAR-T immunotherapy for glioma”的研究性论文，报道了通过狂犬病病毒截短糖蛋白RVG29修饰CAR-T细胞，促进其高效通过血脑屏障，增强CAR-T治疗GBM疗效。

CD70属于肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）超家族成员，在多种实体肿瘤如：肾细胞癌、脑胶质母细胞瘤、头颈部鳞癌等均高表达，而在大多数正常组织中表达受限。该团队前期构建了靶向CD70 CAR-T，并验证了其对CD70阳性的脑胶质瘤的杀伤作用。CD70 CAR-T为治疗脑胶质瘤带来新的希望。然而，在动物活体上，CD70 CAR-T难以穿透血脑屏障进入脑部。为了解决这个问题，团队研究人员构建狂犬病毒截短蛋白RVG29修饰的CD70 CAR-T细胞（70R CAR-T）。体外细胞实验证实70R CAR-T细胞对CD70阳性胶质瘤杀伤活性显著提高（图1）。

图1 RVG29的修饰不影响CAR-T细胞体外杀伤活性

（图源：Ji F, et al., Transl Res, 2023）

研究者在成功构建胶质瘤细胞系的小鼠CDX模型以及胶质瘤患者样本的PDOX模型基础上，研究70R CAR-T细胞的抗肿瘤疗效，结果提示70R CAR-T细胞可使小鼠肿瘤完全消退，且疗效优于常规结构的CD70 CAR-T。进一步研究结果显示，RVG29的修饰显著促进CAR-T细胞在脑部的浸润，且无明显的实质器官毒性（图 2）。

图2 RVG29修饰的CAR-T细胞显著促进胶质瘤的消退

（图源：Ji F, et al., Transl Res, 2023）

研究者进一步对体外杀伤后分离的CAR-T细胞通过流式细胞术以及RNAseq研究，初步探索了70R CAR-T胶质瘤优势杀伤的潜在机制，研究发现在相同的杀伤力下，70R CAR-T细胞的凋亡较少。两轮共培养实验后，70R CAR-T细胞的亚群组成中，TCM（中心记忆T细胞）（CCR7+ CD45RO+，CCR7+ CD45RA-）增加，TEM（效应记忆T细胞）（CCR7- CD45RO+，CCR7- CD45RA-）减少（图3）。揭示了70R CAR-T具有更好的持久性和优越的表型和功能特征。

图3 RVG29修饰的CAR-T细胞在多轮杀伤中显示优势

（图源：Ji F, et al., Transl Res, 2023）

RNA-seq结果GO分析表明，70R CAR-T细胞中上调基因与HSCs有关；相反，在70R CAR-T细胞中富集的下调基因主要与T细胞分化、DNA复制和细胞周期相变有关。70R CAR-T细胞与U251细胞共培养后，与持久性相关的基因表达明显增加，而对效应性T细胞分化有影响的代表性基因在共培养中下调（图4）。

图4 70R CAR-T与U251共培养时表现出与持久性相关基因的激活

（图源：Ji F, et al., Transl Res, 2023）

文章结论与讨论，启发与展望

这项研究具有重大理论意义和转化价值，为CAR-T细胞克服血脑屏障提供一种可行的策略，为CAR-T细胞免疫疗法在胶质瘤治疗的转化研究提供新思路和新方法。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.trsl.2023.03.003

文章的第一通讯单位为南京师范大学，生命科学学院已毕业博士研究生纪锋为文章的第一作者，郭志刚教授、胡志刚教授和纪锋博士为本文的共同通讯作者。本项目受到国家自然科学基金和江苏省生物学优势学科等项目的资助，江苏省第一人民医院神经外科为肿瘤样本收集做了重要贡献。
纪锋（3排右2）、郭志刚（1排右1）、胡志刚（1排左右2）

（照片提供自郭志刚实验室）

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编辑︱王思珍
本文完