深度解讀T細胞

Nature：一種靶向腦部腫瘤的新型CAR T系統，讓腦瘤無處可逃

利用T細胞免疫治療成功治療腦癌的前提之一就是工程化的T細胞可以進入大腦組織並接觸癌細胞，但是臨床實驗及基礎研究都顯示這是很難實現的，因為大腦中存在著一種叫做血腦屏障的系統，會阻礙T細胞進入大腦組織。

而近近日貝勒醫學院的研究人員領導的一個國際研究團隊發現在炎性大腦疾病（像多發性硬化症）中，腦部血管的內皮細胞會上調ICAM1和VCAM1的表達，從而引導炎前免疫細胞穿過血管進入大腦的炎症部位。而在發生腦癌的情況下，腫瘤血管內皮竟然會下調這些分子以逃避免疫識別，從而避免免疫殺傷。

但是研究人員卻發現了一個意外的現象，那就是腫瘤的內皮會上調活化白細胞粘附分子（activated leukocyte cell adhesion molecule，ALCAM）的表達，這就使得研究人員可以通過創造一個ALCAM限制的歸巢系統（homing system，HS）來克服這種免疫逃逸機制。

研究人員對ALCAM的天然配體CD6進行了工程化改造以增強其與ALCAM的親和力，這就使得血管中活化的T細胞可以通過CD6與ALCAM的相互作用粘附在腫瘤內皮上，然後再通過使T細胞結合腫瘤內皮上低水平的ICAM1來完成第二次粘附，這也就創造了一個局部微環境允許血液中的T細胞被腫瘤內皮捕獲並滲透進入腫瘤。

通過動物實驗研究人員發現這種細胞毒性HS T細胞在靜脈注射後具有非常強的滲透進入腦部腫瘤組織的能力，表現出了強有力的抗癌活性，同時還不會進入正常的腦部組織或者機體的其他組織造成毒副作用。

因此這項研究找到了一種可以將細胞毒性T淋巴細胞靶向輸送到腦部腫瘤的新分子，這將顯著推動腦部腫瘤的細胞免疫治療。研究人員表示他們將儘快在臨床實驗中檢測這種新療法的療效，同時會將這種系統用於診斷或者治療其他疾病。

Gut：可開關的CAR T細胞療法增強抗癌療效並降低副作用

胰腺導管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是一種現有醫學技術無法很好治療的疾病。儘管基於嵌合抗原受體T細胞療法（CAR T）的免疫治療在血液瘤中展現出令人驚訝的潛力，但是其在實體瘤中的效果仍然不盡人意，主要是由於缺乏腫瘤特異性抗原以避免脫靶效應。而通過腫瘤抗原特異性重組Fab開關控制可開關的CAR T細胞的活性可以提供一種可調控的活性，也許可以克服這一障礙。

近日來自新南威爾士大學和加州生物醫學研究所（CALIBR）的研究人員就開發了一種類似的CAR T療法用於治療PDAC。利用這種新療法治療小鼠使得小鼠的腫瘤完全消失，包括已經轉移到肝臟和肺臟的癌細胞。這項突破性研究成果於近日發表在《Gut》上，題為「Switchable CAR-T cells mediate remission in metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma」。

在這項研究中，研究人員使用了可以靶向抗原HER2的傳統及可開關的CAR T細胞，HER2在癌細胞中高表達，但是在正常細胞中表達水平較低。研究人員使用了病人來源的異種移植模型，癌細胞來自IV期的病人，以此模擬PDAC最惡性的特徵，包括極強的肝臟、肺臟轉移能力。

研究人員發現注射這種可開關的靶向HER2的CAR T細胞使得病人來源的難治的晚期前列腺癌腫瘤完全消失。同時研究人員還發現這種可開關的新療法在各種劑量水平的療效都與傳統的HER2 CAR T細胞療法相當。

總的來說，這項新研究表明這種可開關的CAR T細胞治療系統可以有效治療晚期PDAC病人來源的腫瘤及其轉移灶，同時還能通過細胞活性的控制來降低對正常組織的毒副作用。

Science子刊：首次對CAR-T細胞信號深度分析，改進T細胞免疫治療

對免疫細胞進行重編程使得它們抵抗癌症的CAR-T細胞療法已在一些對其他治療沒有作出反應的血癌患者中顯示出巨大的希望。但是到目前為止，人們仍然沒有徹底研究能夠導致抗癌反應產生的生物學通路。

了解這些通路對設計未來幾代的CAR-T細胞療法是非常重要的，包括減少副作用、阻止治療後複發，以及讓它有效地抵抗更為常見的癌症，如實體瘤。

在一項新的研究中，來自美國弗雷德-哈金森癌症研究中心（Fred Hutch）的研究人員比較了兩種不同的CAR（chimeric antigen receptor, 嵌合抗原受體）設計中的T細胞信號模式。這是首次比較臨床試驗中使用的兩種常見的CAR設計。相關研究結果發表在2018年8月21日的Science Signaling期刊上，論文標題為「Phosphoproteomic analysis of chimeric antigen receptor signaling reveals kinetic and quantitative differences that affect cell function」。

論文通信作者、Fred Hutch免疫治療綜合研究中心科學主任Stanley Riddell博士說，「作為癌症治療的一種新支柱，免疫療法領域在過去幾年中引起了人們的巨大興趣，而且繼續在臨床試驗中測試CAR-T細胞療法。」

Riddell說，「當我們在2014年開始這項研究時，我們試圖了解CAR-T細胞療法的生物學機制。鑒於我們更好地了解它是如何起作用的，我們對如何改進這種新的療法有了新的見解，而且隨著這個領域想要為更多的癌症類型（包括實體瘤）開發CAR-T療法，這一點尤其至關重要。」

CAR是合成受體，可經過基因改造後被導入到一種被稱為T細胞的免疫細胞中。從T細胞表面上延伸出來的CAR的一部分區域識別與健康細胞摻雜在一起的癌細胞。位於T細胞內的CAR的另一部區域具有不同的組分。在這些組分中，有一種被稱作共刺激結構域（costimulatory domain）的T細胞信號轉導單位，它也是這項研究中讓這些研究人員感興趣的地方。

在這項研究中，這些研究人員研究了利用兩種最常用的共刺激結構域構建出的CAR之間的差異。具體而言，他們研究了這兩種CAR設計---CD28和4-1BB---如何給它們的T細胞發送信號以便動員它們抵抗癌症，以及它們在實驗室培養皿中和在小鼠體內如何影響T細胞的行為和它們抵抗人類癌細胞的有效性。

論文第一作者、弗雷德-哈金森癌症研究中心博士生Alex Salter說，「人們對將T細胞靶向癌症充滿大量的興趣，但是很少有人知道CAR給T細胞發送的指令。我想研究CAR如何向T細胞傳遞指令。」

這些研究人員發現這兩種類型的CAR都引發了相同的信號轉導通路激活，但是在信號的時間選擇和強度方存在著差異：CD28 CAR設計顯示出更快更強的活化，而4-1BB CAR顯示出更慢更溫和的激活。在淋巴瘤小鼠模型中的進一步測試結果表明4-1BB CAR在清除癌細胞方面更有效。

這些研究人員還發現：（1）一種被稱作Lck的信號蛋白調節著CD28 CAR引發的T細胞反應的強度，而且他們能夠對它加以操縱來微調CD28 CAR引發的T細胞反應；（2）4-1BB CAR-T細胞顯示出更高的與T細胞記憶相關的基因表達，這提示著4-1BB CAR信號轉導可能產生能夠存活更長時間並且維持抗癌作用的T細胞。

Salter說，「我們的研究結果提示著不同的CAR設計如何用於不同的目的。CD28 CAR引發T細胞作出的更快更強的反應可能對某些癌症是有益的，而較慢的持續更長時間的4-1BB CAR可能對其他癌症是有益的。」

利用一種稱為質譜的方法就使得對參與T細胞信號轉導的蛋白進行全面分析成為可能。這項研究是首次利用質譜測量臨床相關的T細胞中的數千種蛋白是如何受到激活的，以便執行T細胞的功能。

Paulovich說，「我們希望通過開發一系列參與T細胞信號轉導的磷酸化蛋白（phosphoprotein）的靶向測試方法，我們就能夠在為患者開發出更加有效的CAR-T細胞療法方面協助促進免疫治療領域取得進展。」

這些研究人員提醒道，他們的研究結果並不意味著一種CAR在治療上要比另一種CAR更好，但是這些結果確實支持在臨床上觀察CAR如何在患者中發揮作用，並針對為何一些患者在接受CAR-T細胞療法治療後出現更強的副作用和為何一些患者在接受治療後會複發提供一些新的見解。

這些研究人員如今正在探究如何設計下一代CAR。就這一點而言，這些研究人員正在利用由Paulovich開發的另一種被稱作多反應監測質譜（multiple reaction monitoring mass spectrometry）的技術，以便更快地研究下一代CAR設計。這種技術將會補充她的實驗室開發出的其他測定方法，以便定量確定影響腫瘤中免疫系統功能的蛋白。

Cancer Immuno Res：港中大學者構建殺傷力更強的NK細胞

自然殺傷細胞（NK）是抗腫瘤免疫早期階段發揮作用的效應細胞，但癌細胞能夠通過產生具有免疫抑制作用的細胞因子TGFβ1抑制NK細胞的作用。NK細胞的發育和活性很大程度上受到Smad3依賴性腫瘤微環境的抑制。因此通過抑制SMAD3表達促進NK細胞對癌細胞的殺傷作用或可成為癌症免疫治療的新策略。

最近來自香港中文大學的研究人員利用基因工程技術構建了穩定沉默SMAD3的人NK細胞系，NK-92-S3KD。實驗結果表明該細胞的癌細胞殺傷活性和細胞因子合成能力都得到顯著增強，即使是在富含TGFβ1的培養條件下也不會受到影響。

有趣的是，研究人員發現IFNG基因是E4BP4的直接靶基因，因此沉默SMAD3導致E4BP4表達上調隨後促進了NK-92-S3KD細胞合成更多的干擾素γ（IFNγ）。更為重要的是，研究人員還發現利用NK-92-S3KD細胞進行免疫治療，不僅能夠增加IFNγ的合成，腫瘤內部顆粒酶B（granzyme B）和穿孔素也會增加，除此之外這種經過改造的NK細胞還能有效抑制利用人肝癌細胞和黑色素瘤細胞構建的兩個移植小鼠模型的癌症進展。

綜上所述，該研究通過沉默SMAD3構建了癌細胞殺傷能力得到顯著增強的NK-92-S3KD細胞系，未來或可將該細胞系用於臨床上癌症免疫治療。

參考資料：

[2] Deepak Raj et al. Switchable CAR-T cells mediate remission in metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma, Gut (2018). DOI: 10.1136/gutjnl-2018-316595

[3]Alexander I. Salter1,2, Richard G. Ivey2, Jacob J. Kennedy et al. Phosphoproteomic analysis of chimeric antigen receptor signaling reveals kinetic and quantitative differences that affect cell function. Science Signaling, 21 Aug 2018, 11(544):eaat6753, doi:10.1126/scisignal.aat6753.

[4]Qing-Ming Wang, et al. Enhanced Cancer Immunotherapy with Smad3-Silenced NK-92 Cells. Cancer Immunology Research, doi: 10.1158/2326-6066.CIR-17-0491

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會議日程：

參會及媒體合作：

姚毅

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