腦瘤福音！Nature：「改造」T細胞，使其進入大腦、攻擊「逃逸」的癌細胞

圖片來源：Pixabay

對於膠質母細胞瘤而言，免疫療法面臨著一個特殊挑戰——血腦屏障會阻攔T細胞進入大腦，以免發生可能危及生命的腦部炎症。這一「保護措施」在正常情況下是有益的，但是它會阻止T細胞到達膠質母細胞瘤處，從而讓免疫療法無「用武之地」。

9月5日，《Nature》期刊最新發表了一篇題為「A homing system targets therapeutic T cells to brain cancer」的文章，揭示了由貝勒醫學院的科學家們領導的一個多機構國際研究團隊完成的一項最新解決策略：改造T細胞，使其能夠通過血腦屏障，並浸潤腦部腫瘤組織，最終有效對抗癌細胞。

貝勒醫學院細胞與基因治療中心兒科副教授Nabil Ahmed表示：「T細胞免疫療法是一個新興領域，已經在癌症以及其他疾病領域展現出很大的潛力。然而，治療性T細胞對靶點的有效定位仍然是一個主要的限制因素，特別是腦瘤。」

https://doi.org/10.1038/s41586-018-0499-y

找到腦瘤的「免疫逃逸」機制

腦炎的發生源於本該排除在腦外的T細胞通過了血腦屏障的阻攔。這一過程是一個複雜而協同的遷移過程，需要在血液中循環的活躍T細胞附著於血管內皮細胞上。這一附著依賴於T細胞表面的配體分子和內皮細胞上的ALCAM、ICAM-1和VCAM-1等細胞黏附分子的結合。

這些細胞黏附分子在腦組織中的表達高於正常水平。ALCAM與T細胞配體CD6的結合會阻斷T細胞通過血管的進程，允許ICAM-1和VCAM-1隨後結合。一旦T細胞通過與細胞黏附分子結合達到「臨界閾值」，T細胞就能夠在內皮細胞之間遷移，從而離開血管進入大腦。

然而，在膠質母細胞瘤中，腦血管系統會發生改變——過度表達ALCAM，ICAM-1和VCAM-17表達很少或者不表達。這一「逃逸」改變可能是為了幫助腫瘤逃避T細胞的識別和抓捕。

科學家們推測，如果我們能夠增加膠質母細胞瘤患者的T細胞和內皮細胞之間的粘附，類似於腦炎進程，那麼就有可能讓T細胞進入大腦。

讓T細胞「歸巢」，進入大腦

埃及兒童癌症醫院的首席研究員Heba Samaha及其團隊推斷，通過改造T細胞，使其能夠更牢固地與ALCAM結合，從而增強T細胞在內皮中的錨定作用，最終克服血腦屏障的「僵局」。

為了驗證猜想，研究團隊試圖改造T細胞，給予它們必要的「分子鑰匙」，以便克服腫瘤的逃逸機制，從而達到對抗腫瘤的效果。

他們對T細胞上的CD6配體進行改造——合成了「歸巢CD6」（homing-system CD6，HS–CD6），促使單個配體之間能夠相互作用，從而產生多分子蛋白。

研究人員使用逆轉錄病毒將合成的配體引入T細胞，他們發現，T細胞表面的HS–CD6會增強T細胞與表達ALCAM的內皮細胞之間的黏附，從而促進遷移的發生。

具體而言，與ALCAM結合後，HS–CD6會激活T細胞上的SLP-76蛋白，後者會促使LFA-1蛋白移動到細胞表面，並與內皮細胞上的少量ICAM-1分子結合，進一步增強T細胞與內皮細胞之間的結合。這些分子變化會激活FAK（一種調控T細胞肌動蛋白網路的蛋白），促使T細胞能夠擠進內皮細胞之間，穿過血腦屏障。

Targeting of tumour-specific T cells.

「重新設計的CD6分子類似於一個『歸巢系統』，它會增強內皮上的T細胞與ALCAM結合，增強T細胞對與癌症相關的血管中ICAM1水平降低的敏感性。因此，T細胞-癌症內皮細胞相互作用介導了循環T細胞的捕獲，使其能夠穿過內皮，從而有效地浸潤腦瘤。」 Nabil Ahmed解釋道。

安裝「小車」，精準靶向腦瘤

如何確保進入大腦的T細胞能夠靶向腫瘤組織？為此，研究人員給T細胞安裝了「小車」——嵌合抗原受體（CAR），負責引導T細胞對抗特定癌細胞。

首先，他們將這一抗原受體被設計成能夠與人類表皮生長因子受體2（HER2，膠質母細胞瘤細胞產生的抗原）結合；隨後，他們以攜帶人膠質母細胞瘤的小鼠問為模型，將改造的T細胞（攜帶HS–CD6+ CAR）注入小鼠大腦中，並監測小鼠的生存情況。

結果讓人興奮：在所有接受治療的小鼠中，這一組合策略可以顯著減少腫瘤體積。同時表達HS–CD6和HER2特異性抗原受體的T細胞能夠浸潤膠質母細胞瘤，最終多數小鼠的病情得到明顯緩解，且長期存活。

相反，缺乏歸巢系統的T細胞對腫瘤的定位效果很差，因此只能短暫地減慢腫瘤的生長。更重要的是，改造後的T細胞可以嚴格靶向腫瘤區域，因而並不會影響其他正常的大腦以及身體組織。

轉化臨床，依然有很多難關

下一步，研究團隊將試圖在臨床試驗中驗證這一「歸巢」系統，同時尋找下一代歸巢分子，用於靶向診斷或者治療其他疾病。他們強調，真正實現臨床，依然面臨很多調整：

首先，多種細胞類型都表達ALCAM，包括骨髓細胞，所以需要更多的研究評估這些非內皮細胞的功能是否會受治療影響。

其次，如果T細胞在大腦內會直接或者間接損害健康的腦組織，則可能會引發毒性問題。科學家們設想可以利用基因「關閉」開關來限制T細胞的活性和壽命，從而規避副作用。研究人員還需要確定HER2靶向的T細胞在體內的持久性和活性，並驗證這一策略對於膠質母細胞瘤之外的腦部腫瘤的可行性。

最後，將T細胞靶向腦部腫瘤只是啟動針對膠質母細胞瘤的有效免疫反應的第一步。進入腦瘤的T細胞還會面臨低氧、低PH以及免疫抑制分子造成的惡劣的腫瘤微環境。雖然動物試驗表明進入小鼠膠質母細胞瘤的T細胞並沒有受到影響，但是這些小鼠並不能真正還原人類腦瘤的許多關鍵特徵。

研究人員總結，一個成功的膠質母細胞瘤免疫治療策略最終將是一種組合療法——允許足夠多的特異性T細胞進入腫瘤組織，並在腫瘤微環境中存活。

責編：風鈴

參考資料：

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