嵌合抗原受體T細胞療法(CAR-T)已經在血液腫瘤中取得了喜人的成效,但是對實體瘤,卻沒有很好的治療效果。
其中的原因之一就是,可供CAR-T識別的抗原不足。一方面腫瘤的高異質性使得并非所有的癌細胞都表達CAR靶向的抗原,另一方面,治療過程中也會發生抗原丟失。
2023年7月5日,賓夕法尼亞大學馬樂園及麻省理工學院Darrell J. Irvine共同通訊在Cell 在線發表題為“Vaccine-boosted CAR T crosstalk with host immunity to reject tumors with antigen heterogeneity”的研究論文,該研究者發現這還激活原有免疫系統的抗腫瘤免疫,大大增強了抗癌效果。能誘發抗原擴散(AS),激活原有免疫系統的抗腫瘤免疫,大大增強了抗癌效果。
研究中使用的“疫苗”是CAR配體與兩親性聚合物脂質尾部偶聯+佐劑形成的,注射后配體可以結合白蛋白被轉運至引流淋巴結(dLN),并被裝飾到巨噬細胞和樹突狀細胞表面。隨后這些細胞與CAR-T相遇,在共刺激受體信號和細胞因子的刺激作用下,增強了CAR-T的增殖和抗腫瘤免疫功能。
這個方法研究者們早在2019年就已經完成,當時他們就發現,不僅CAR-T細胞的抗腫瘤能力得到了增強,識別非CAR-T靶點的內源性T細胞活性也大大增加了。
疫苗增強型CAR-T作用原理
為了搞清楚其中的機制,研究者在EGFRvIII+CT-2A膠質母細胞瘤小鼠模型中測試了疫苗增強型CAR-T的效果,CAR-T靶向EGFR。在完成疫苗和CAR-T注射后,實驗第21天分離小鼠脾細胞,與EGFRvIII-CT-2A細胞共培養,以此檢測針對非CAR-T靶向的內源性T細胞反應。
從圖中可以看出,CAR-T+疫苗的組合不知為何的確給原住民們大大打了一波兒氣,可見顯著的內源T細胞反應。
CAR-T+疫苗激活了內源T細胞的反應
在B16F10黑色素瘤小鼠模型中進行同樣的實驗也能觀察到類似結果。顯然,CAR-T+疫苗的組合誘發了抗原擴散(AS)。
研究者還分析了CAR-T+疫苗后內源性T細胞表型和功能的變化,發現腫瘤浸潤淋巴細胞中CD8和CD4 T細胞顯著增加,此外Treg比例略有降低。轉錄組分析獲得的5個主要T細胞亞群比例變化可見下圖。
5個主要T細胞亞群變化
基因差異表達分析則發現,CAR-T+疫苗組的CD8 T細胞與細胞毒性和T細胞活化的轉錄本顯著上調,IFN-γ、顆粒酶B、TNF-α表達增加。而CD4 T細胞中與Th1功能相關的轉錄本升高。
這說明,CART+疫苗能夠增強腫瘤浸潤CD8 T細胞的抗腫瘤能力,并促進CD4 T細胞向Th1表型分化。
研究者繼續分析了CAR-T+疫苗帶來的AS對復發的影響。
在攜帶mEGFRvIII+CT-2A的RAG1?/?免疫缺陷小鼠中,雖然CAR-T+疫苗起初也能帶來很好的治療效果,但是大多數動物在治療后20-50天復發。分析復發腫瘤可以發現,EGFR表達的缺失或下調是主要的免疫逃逸機制。
相較野生型,免疫缺陷小鼠治療后更易復發
研究者們也嘗試用CAR-T+疫苗來治療具有異質性的腫瘤。
將EGFRvIII+CT-2A和EGFRvIII-CT-2A細胞按照不同比例混合移植給小鼠,當100%細胞表達EGFRvIII時,小鼠能響應CAR-T+疫苗治療并表現出長期緩解;當EGFRvIII-CT-2A細胞比例達到20%,仍有50%的小鼠能夠實現完全緩解。
不同比例的混合腫瘤治療效果
進一步分析發現,CAR-T細胞產生的IFN-γ對于誘導AS至關重要。IFN-γ在促進CAR-T細胞毒性殺傷的同時,也促進了樹突狀細胞的募集和抗原攝取,使其分泌IL-12,IL-12又能反過來增強T細胞的IFN-γ表達和細胞毒性活性。
總而言之,抗原異質性和抗原丟失是CAR-T療法中腫瘤免疫逃逸和耐藥的關鍵機制,這篇論文提出的疫苗增強型CAR-T則通過抗原擴散提出了新的解決辦法,這為設計新的CAR-T臨床試驗提供了方向。
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