Nature| 實(shí)體瘤中CART細(xì)胞殺傷的特有機(jī)制

原創(chuàng)?驕陽似我?圖靈基因?2022-04-23 07:03

收錄于合集#前沿分子生物學(xué)機(jī)制

撰文：驕陽似我

IF：49.962

推薦度：?????

亮點(diǎn)：

嵌合抗原受體（CAR）療法對血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療具有轉(zhuǎn)化作用，但對實(shí)體瘤的療效有限拖叙。實(shí)體瘤可能具有對CAR T細(xì)胞毒性的細(xì)胞固有抵抗機(jī)制斑司。本文在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中進(jìn)行了全基因組CRISPR敲除篩查馋艺，發(fā)現(xiàn)干擾素-γ受體（IFN-γR）信號通路（IFNGR1、JAK1或JAK2）中的基因缺失使得膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和其他實(shí)體瘤在體外和體內(nèi)對CAR T細(xì)胞的殺傷更具抵抗力置尔。然而，這種途徑的缺失并沒有使白血病或淋巴瘤細(xì)胞系對CAR T細(xì)胞不敏感。

CAR T細(xì)胞療法已經(jīng)徹底改變了白血病邑跪、淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤的治療，但迄今為止在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和更廣泛的實(shí)體瘤方面的成功有限呼猪。我們猜測除了實(shí)體瘤的抑制性腫瘤微環(huán)境外画畅，還可能存在使實(shí)體瘤細(xì)胞對CAR T細(xì)胞殺傷更具抵抗力的細(xì)胞內(nèi)在機(jī)制。

2022年4月13日宋距，有科學(xué)家在Nature雜志上發(fā)表了一篇名為“CAR T cell killing requires the IFNγR pathway in solid but not liquid tumours”的文章轴踱，研究表明，液體和固體腫瘤與CAR T細(xì)胞的相互作用不同乡革，并表明增強(qiáng)T細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞之間的結(jié)合相互作用可能會改善實(shí)體腫瘤的反應(yīng)寇僧。

本文在一個人類膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中進(jìn)行了全基因組CRISPR篩查，以確定其缺失導(dǎo)致抗CAR T細(xì)胞殺傷的基因沸版。使用一個包含76000多個指南的文庫嘁傀，針對約19000個基因，在人類U87膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)插入-缺失突變（INDEL）视粮，并評估對CAR T細(xì)胞毒性的突變抗性细办。兩天的恢復(fù)期后，對存活下來的U87細(xì)胞進(jìn)行CAR T細(xì)胞毒性分析，以確定產(chǎn)生耐藥性的基因敲除笑撞。首先使用MAGeCK對基因進(jìn)行全基因組測試岛啸，EGFR的基因敲除提供了最顯著的生存優(yōu)勢。接下來的基因主要與干擾素-γ（IFN-γ）信號有關(guān)茴肥，JAK2坚踩、IFNGR1和IFNGR2排在前五位。GO分析以聚集基因間的信號瓤狐，并驗(yàn)證該通路的整體重要性瞬铸，發(fā)現(xiàn)IFNγ信號在CAR T細(xì)胞殺傷中的作用出乎意料。接下來制作了IFNGR1础锐、JAK1和JAK2單基因敲除的U87細(xì)胞以驗(yàn)證該通路嗓节。三個敲除系在短期和長期對CAR T細(xì)胞殺傷具有相對抗性。圖1：膠質(zhì)母細(xì)胞瘤全基因組CRISPR篩查表明皆警，IFNγR信號的丟失是抵抗CAR-Tcell細(xì)胞毒性的一種機(jī)制拦宣。

為了確定IFNγR通路作為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的耐藥機(jī)制的在其他腫瘤中的普遍性，測試了其他實(shí)體瘤類型信姓。觀察到IFNγR1-KO AsPC-1胰腺腫瘤細(xì)胞對靶向間皮素（一種內(nèi)源性表達(dá)的表面抗原）的CAR T細(xì)胞毒性反應(yīng)較弱鸵隧，與野生型腫瘤相比，用間皮素導(dǎo)向的CAR（間皮CAR）治療的IFNγR1-KO AsPC-1腫瘤顯示腫瘤生長增加财破，生存效益降低掰派。IFNγR1-KO膠質(zhì)母細(xì)胞瘤U87細(xì)胞靶向IL13Rα2-CAR T細(xì)胞，卵巢癌細(xì)胞系SKOV3和肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549靶向EGFR-CAR T細(xì)胞左痢，與相應(yīng)的野生型親代腫瘤細(xì)胞系相比靡羡，靶向EGFR-CAR或Meso-CAR T細(xì)胞的胰腺細(xì)胞系BxPC-3和AsPC-1表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗細(xì)胞毒性。為了確定IFNγR信號通路的缺失是否也在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中起作用俊性，生成了IFNγR1-KO Nalm6白血病細(xì)胞略步，并通過CD19-CAR T細(xì)胞測試了它們對細(xì)胞毒性的敏感性。CD19-CAR T細(xì)胞在體內(nèi)抗IFNγR1-KO Nalm6腫瘤的腫瘤負(fù)荷和存活率方面與抗野生型Nalm6腫瘤的效果相同定页，并且對缺乏靶抗原的CD19-KO Nalm6細(xì)胞仍然沒有顯示出細(xì)胞毒性趟薄。因此，無論是通過遺傳學(xué)還是藥理學(xué)手段典徊，IFNγR途徑的喪失或抑制杭煎，都不會導(dǎo)致白血病患者對CAR T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性產(chǎn)生耐藥性。之后評估了IFNγR信號在其他血液系統(tǒng)惡性腫瘤中的作用卒落，CAR T細(xì)胞在臨床上對這些惡性腫瘤產(chǎn)生了顯著的反應(yīng)羡铲，即淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤。同樣儡毕，與實(shí)體瘤相比也切，CD19-CAR靶向的淋巴瘤細(xì)胞系JeKo-1或BCMA-CAR靶向的多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞系RPMI-8226的IFNγR1基因敲除與各自的野生型對照相比，對細(xì)胞毒性的敏感性沒有差異。圖2：固體和液體腫瘤對IFNγR1基因敲除CAR T細(xì)胞毒性的敏感性差異雷恃。

假設(shè)實(shí)體瘤中觀察到的IFNγR通路敲除的耐藥性可能通過兩種機(jī)制之一發(fā)生：（1）由于腫瘤反饋信號的丟失而導(dǎo)致CAR T細(xì)胞功能降低疆股，和/或（2）腫瘤細(xì)胞對CAR T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性的固有抗性。為了測試是哪一種機(jī)制引起的倒槐，分析了EGFR-CAR T細(xì)胞與U87 IFNγR通路敲除物共培養(yǎng)的情況旬痹，觀察到T細(xì)胞的增殖、活化讨越、LFA-1表達(dá)和脫顆粒是可比的唱凯，表明腫瘤細(xì)胞本質(zhì)上對CAR T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性有抵抗力。為了確定膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（而非白血不蚜　）中驅(qū)動IFNγR1介導(dǎo)耐藥性的潛在機(jī)制，在與CAR T細(xì)胞共培養(yǎng)后對U87和Nalm6腫瘤細(xì)胞進(jìn)行了表達(dá)譜分析卷雕。U87 IFNγR1-KO細(xì)胞顯示出與EGFR-KO細(xì)胞相似的信號通路表達(dá)节猿，而Nalm6 IFNγR1-KO細(xì)胞具有與Nalm6細(xì)胞相似的表達(dá)譜。這些模式表明漫雕，與液體腫瘤相比滨嘱，實(shí)體腫瘤中的細(xì)胞對T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性具有不同的內(nèi)在抗性機(jī)制。先前的研究表明浸间，IFNγR信號傳導(dǎo)導(dǎo)致PD-L1的上調(diào)太雨，從而導(dǎo)致T細(xì)胞介導(dǎo)的應(yīng)答產(chǎn)生耐藥性。與野生型細(xì)胞相比魁蒜，U87和Nalm6抗原陰性對照組的凋亡途徑基因表達(dá)模式不同囊扳。證實(shí)了凋亡信號的丟失使白血病細(xì)胞對CAR T細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性，表明該途徑在實(shí)體瘤對T細(xì)胞易感性中的作用較小兜看。圖3：CAR T細(xì)胞和攜帶IFNγR1基因敲除的腫瘤細(xì)胞的共培養(yǎng)在腫瘤中誘導(dǎo)不同的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)锥咸，而不是CAR T細(xì)胞。

競爭生存試驗(yàn)中细移，在CAR T細(xì)胞的選擇性壓力下搏予，IFNγR1-KO膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的數(shù)量增加了一倍，而白血病IFNγR1-KO與野生型細(xì)胞相比沒有競爭優(yōu)勢弧轧。在暴露于CAR T細(xì)胞后雪侥，觀察到膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中細(xì)胞粘附途徑的差異富集，而非白血病細(xì)胞精绎。為了進(jìn)一步研究細(xì)胞粘附在CAR-T-實(shí)體瘤相互作用中的作用速缨，使用動態(tài)聲力測量來測量結(jié)合親和力，發(fā)現(xiàn)與野生型細(xì)胞相比捺典，CAR T細(xì)胞對IFNγR1-KO U87細(xì)胞的結(jié)合親和力較低鸟廓。在暴露于CAR T細(xì)胞后，檢測了IFNγR1-KO和野生型U87細(xì)胞之間的頂部差異表達(dá)基因，并觀察到ICAM1在野生型中高表達(dá)引谜，但在IFNγR1-KO U87細(xì)胞中不高表達(dá)牍陌。IFNγR1-KO和野生型Nalm6細(xì)胞并非如此。盡管IFNγR1-KO和EGFR-KO U87細(xì)胞上的ICAM-1靜息水平與野生型細(xì)胞上的ICAM-1非常相似员咽，但野生型腫瘤細(xì)胞在暴露于EGFR-CAR T細(xì)胞后毒涧，在細(xì)胞表面和上清液中的RNA和蛋白質(zhì)水平強(qiáng)烈上調(diào)ICAM-1。值得注意的是贝室，IFNγR1-KO和EGFR-KO細(xì)胞沒有顯示ICAM-1的顯著上調(diào)契讲，Nalm6細(xì)胞也沒有。暴露于CAR T細(xì)胞后滑频，Nalm6細(xì)胞在其細(xì)胞表面和上清液中的ICAM-1表達(dá)僅略有增加捡偏，與IFNγR1表達(dá)無關(guān)∠棵裕抗體介導(dǎo)的ICAM-1阻斷減輕了EGFR-CAR T細(xì)胞對U87細(xì)胞的細(xì)胞毒性银伟，但不降低CD19-CAR T細(xì)胞殺傷Nalm6細(xì)胞的能力。在傳統(tǒng)的T細(xì)胞生物學(xué)中绘搞，T細(xì)胞上ICAM-1的配體LFA-1在免疫突觸的形成中起主要作用彤避，抑制該分子可以防止T細(xì)胞的細(xì)胞毒性。在U87細(xì)胞中敲除ICAM-1夯辖，并觀察到與野生型細(xì)胞相比琉预，CAR T細(xì)胞對這些細(xì)胞的細(xì)胞毒性顯著降低。然后蒿褂，將U87 IFNγR1-KO細(xì)胞轉(zhuǎn)化為組成性表達(dá)ICAM-1圆米，其水平與暴露于CAR T細(xì)胞后在野生型細(xì)胞上觀察到的水平相似，并發(fā)現(xiàn)CAR T細(xì)胞與這些ICAM-1++細(xì)胞的結(jié)合親和力增加贮缅。值得注意的是榨咐，所有T細(xì)胞，而不僅僅是CAR T細(xì)胞谴供，對ICAM-1過度表達(dá)細(xì)胞系的細(xì)胞結(jié)合親和力增強(qiáng)块茁。然而，CAR T細(xì)胞對野生型U87細(xì)胞的結(jié)合親和力仍顯著高于EGFR-KO-ICAM-1轉(zhuǎn)導(dǎo)的U87細(xì)胞桂肌。此外数焊，當(dāng)ICAM-1在IFNγR1-KO細(xì)胞系上過度表達(dá)時，EGFR-CAR T細(xì)胞的細(xì)胞毒性更強(qiáng)崎场，但不會使CAR T細(xì)胞的細(xì)胞毒性獨(dú)立于抗原佩耳，因?yàn)镋GFR-KO細(xì)胞上的ICAM-1過度表達(dá)不會增加細(xì)胞溶解。圖4：IFNγR1信號上調(diào)ICAM-1并使CAR T細(xì)胞毒性增強(qiáng)谭跨。

本文的數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了IFNγR信號在不同腫瘤類型中的重要差異作用干厚，這對可能優(yōu)化T細(xì)胞-腫瘤細(xì)胞粘附的潛在CAR T細(xì)胞設(shè)計(jì)或藥物組合具有影響李滴，尤其是在由于IFNγ傳感缺陷而產(chǎn)生耐藥性的情況下。

教授介紹：

Marcela V. Maus

Marcela V. Maus博士是過繼細(xì)胞治療領(lǐng)域的先驅(qū)蛮瞄。她是馬薩諸塞州總醫(yī)院?(MGH)?細(xì)胞免疫治療主任和哈佛醫(yī)學(xué)院助理教授所坯。她在基因和細(xì)胞療法方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，特別是在?T?細(xì)胞活化生物學(xué)和過繼免疫療法的臨床轉(zhuǎn)化方面挂捅，包括基因修飾?T?細(xì)胞的監(jiān)管和臨床專業(yè)知識芹助。她擁有超過?15?年的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室研究經(jīng)驗(yàn)，并獲得了內(nèi)科闲先、內(nèi)科腫瘤學(xué)和血液學(xué)的委員會認(rèn)證状土，尤其是在黑色素瘤、骨髓瘤和骨髓移植方面的臨床培訓(xùn)伺糠。她在將新型細(xì)胞和基因療法從實(shí)驗(yàn)室?guī)У脚R床方面擁有獨(dú)特的專業(yè)知識蒙谓，包括針對臨床轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的地方和聯(lián)邦監(jiān)管程序。她領(lǐng)導(dǎo)著由科學(xué)家和臨床醫(yī)生組成的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)训桶，成功地在多發(fā)性骨髓瘤彼乌、白血病、間皮瘤渊迁、胰腺癌和卵巢癌以及多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中開展了轉(zhuǎn)基因?T?細(xì)胞試驗(yàn)。Maus?博士實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)專注于優(yōu)化?T?細(xì)胞工程以用作過繼免疫療法灶挟。Maus?博士負(fù)責(zé)?MGH?的細(xì)胞免疫治療項(xiàng)目琉朽，其中包括一個細(xì)胞治療臨床單位。在這個職位上稚铣，Maus?博士負(fù)責(zé)監(jiān)督?MGH?免疫效應(yīng)細(xì)胞療法的臨床和轉(zhuǎn)化研究組合箱叁。她已成功開展轉(zhuǎn)基因?T?細(xì)胞在多發(fā)性骨髓瘤、白血病惕医、間皮瘤耕漱、胰腺癌和卵巢癌以及多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

Larson, R.C., et al., CAR T cell killing requires the IFNγR pathway insolid but not liquid tumours. Nature, 2022.