2023-11-02
嵌合(he)抗原受(shou)體(ti)(ti)(ti)(Chimeric Antigen Receptor，CAR)是指由胞(bao)外(wai)(wai)段（可結合(he)抗原的(de)(de)(de)單鏈抗體(ti)(ti)(ti)可變區），跨膜區域(yu)和胞(bao)內(nei)段（胞(bao)內(nei)信號傳導結構域(yu)構成(cheng)的(de)(de)(de)重組跨膜分(fen)子(zi)，負責傳遞(di)活化(hua)信號），是一(yi)種(zhong)人工構建的(de)(de)(de)可識別(bie)特異(yi)(yi)性抗原的(de)(de)(de)受(shou)體(ti)(ti)(ti)。通(tong)過各(ge)種(zhong)載(zai)體(ti)(ti)(ti)在體(ti)(ti)(ti)外(wai)(wai)將CAR基因轉入T細胞(bao)中所制備的(de)(de)(de)表(biao)達(da)CAR分(fen)子(zi)的(de)(de)(de)T細胞(bao)就被(bei)稱為嵌合(he)抗原受(shou)體(ti)(ti)(ti)T細胞(bao)(CAR-T cell)。CAR-T細胞(bao)可以根(gen)據其(qi)表(biao)面攜帶的(de)(de)(de)特異(yi)(yi)性受(shou)體(ti)(ti)(ti)來(lai)追蹤(zong)和識別(bie)并引導T細胞(bao)殺傷癌細胞(bao)。
單(dan)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)測(ce)序(xu)（Single-cell sequencing）是指獲取單(dan)個(ge)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)遺傳信息的(de)(de)測(ce)序(xu)技術，即在(zai)單(dan)個(ge)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)水平上，對基因組(zu)、轉錄組(zu)、表(biao)觀(guan)組(zu)等(deng)遺傳信息進行(xing)提(ti)取擴增和(he)高(gao)(gao)通量測(ce)序(xu)分析。單(dan)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)組(zu)學領域近年來發展迅(xun)猛(meng)，為(wei)人們(men)揭示了紛繁(fan)復雜生物學體系的(de)(de)眾多線索。將(jiang)高(gao)(gao)分辨率(lv)的(de)(de)單(dan)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)測(ce)序(xu)和(he)CAR T治(zhi)療(liao)(liao)相結合，可以幫助(zhu)我們(men)進一(yi)步探討CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)(bao)療(liao)(liao)法的(de)(de)療(liao)(liao)效，作用(yong)機(ji)制，開發新的(de)(de)靶向(xiang)性藥物和(he)聯合治(zhi)療(liao)(liao)方案等(deng)，來優化和(he)提(ti)高(gao)(gao)CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)(bao)治(zhi)療(liao)(liao)臨床應用(yong)范圍 ！
接下(xia)來(lai)，讓我(wo)們從(cong)近期文章中看(kan)一(yi)下(xia)CAR-T治療研究如何(he)與單細胞測序相結合吧~
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文章名稱 Vaccine-boosted CAR T crosstalk with host immunity to reject tumors with antigen heterogeneity[1] 疫苗增強CAR T細(xi)胞與宿主免疫相互作用進而抑制抗原異質(zhi)性腫(zhong)瘤 發表(biao)期刊：Cell 影響因子(zi)：64.5 發(fa)表時(shi)間：2023.07 研究背景 近年來(lai)，癌癥(zheng)免疫(yi)療(liao)法蓬勃發(fa)展，為廣(guang)大癌癥(zheng)患者(zhe)帶來(lai)了新的(de)(de)(de)(de)希望(wang)，其中，嵌合抗(kang)原(yuan)受體(ti)(ti)(ti)（ chimeric antigen receptor，CAR）T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)療(liao)法是(shi)(shi)突破性(xing)技術(shu)之(zhi)一(yi)。CAR-T療(liao)法就(jiu)是(shi)(shi)收集癌癥(zheng)患者(zhe)的(de)(de)(de)(de)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)并對其進行(xing)重新編程，然后再(zai)把(ba)它們輸回患者(zhe)體(ti)(ti)(ti)內，改造后的(de)(de)(de)(de)CAR-T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)能夠精(jing)準(zhun)地(di)摧毀癌細(xi)(xi)胞(bao)(bao)，幫(bang)助(zhu)(zhu)患者(zhe)重獲新生(sheng)(sheng)。該(gai)方(fang)法在某(mou)些癌癥(zheng)，如白(bai)血(xue)病和淋巴瘤的(de)(de)(de)(de)治(zhi)(zhi)療(liao)上(shang)卓有(you)成效。但(dan)在實體(ti)(ti)(ti)腫瘤中，CAR-T治(zhi)(zhi)療(liao)迄(qi)今為止(zhi)(zhi)并不成功(gong)，其中兩個(ge)關鍵挑(tiao)戰是(shi)(shi)1）腫瘤本身存在的(de)(de)(de)(de)抗(kang)原(yuan)異(yi)質(zhi)性(xing)，即(ji)(ji)不是(shi)(shi)所有(you)的(de)(de)(de)(de)腫瘤細(xi)(xi)胞(bao)(bao)都表(biao)(biao)達CAR靶(ba)向的(de)(de)(de)(de)抗(kang)原(yuan)；2）在治(zhi)(zhi)療(liao)過(guo)程中發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)原(yuan)丟(diu)失(shi)，即(ji)(ji)腫瘤細(xi)(xi)胞(bao)(bao)在受到CAR T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)攻擊時，一(yi)些腫瘤細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)反應是(shi)(shi)停止(zhi)(zhi)靶(ba)抗(kang)原(yuan)的(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)。抗(kang)原(yuan)擴(kuo)散效應（Antigen spreading，AS）是(shi)(shi)指靶(ba)向某(mou)個(ge)抗(kang)原(yuan)的(de)(de)(de)(de)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)能夠激活(huo)靶(ba)向其他(ta)抗(kang)原(yuan)的(de)(de)(de)(de)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)現象。越來(lai)越多的(de)(de)(de)(de)證據表(biao)(biao)明，AS在癌癥(zheng)免疫(yi)治(zhi)(zhi)療(liao)過(guo)程中可(ke)以(yi)(yi)被誘導(dao)，并可(ke)能有(you)助(zhu)(zhu)于整體(ti)(ti)(ti)治(zhi)(zhi)療(liao)結果，因為它產(chan)生(sheng)(sheng)了大量的(de)(de)(de)(de)T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)，這些T細(xi)(xi)胞(bao)(bao)一(yi)起工作，克服實體(ti)(ti)(ti)腫瘤抗(kang)原(yuan)異(yi)質(zhi)性(xing)，可(ke)以(yi)(yi)完全根(gen)除腫瘤并防止(zhi)(zhi)腫瘤再(zai)生(sheng)(sheng)。 本(ben)文作(zuo)者之前在(zai)研究(jiu)中發現(xian)，給小鼠注射(she)CAR-T細胞后不久(jiu)后，又(you)通過注射(she)攜帶CAR-T細胞靶向的相同抗(kang)原(yuan)(yuan)的疫苗直接(jie)在(zai)原(yuan)(yuan)生(sheng)淋巴(ba)結微(wei)環境(jing)中重新(xin)刺激CAR - T細胞可以(yi)有助于工程化的CAR-T細胞攻擊腫瘤，而且還有助于產生(sheng)針對其他腫瘤抗(kang)原(yuan)(yuan)的宿主T細胞，即發生(sheng)AS現(xian)象。因此，本(ben)次研究(jiu)作(zuo)者主要想進一步探究(jiu)AS的作(zuo)用機制。 研究結果 作者使用這(zhe)種CAR-T治(zhi)療(liao)聯合疫苗(miao)增(zeng)強(qiang)(qiang)作為(wei)模型，結(jie)(jie)合單細(xi)(xi)胞轉(zhuan)錄組測序(xu)及其他驗(yan)證(zheng)手(shou)段，來(lai)(lai)了解AS效應(ying)在CAR-T清除(chu)具有抗原異(yi)質(zhi)性(xing)實體瘤中的(de)(de)作用機制。結(jie)(jie)果發現，疫苗(miao)增(zeng)強(qiang)(qiang)的(de)(de)CAR-T可以促進(jin)樹突狀(zhuang)細(xi)(xi)胞（DC）向腫瘤的(de)(de)募(mu)集，增(zeng)加(jia)DC對(dui)腫瘤抗原的(de)(de)攝取，并誘(you)(you)導內源性(xing)抗腫瘤T細(xi)(xi)胞的(de)(de)啟動。這(zhe)一(yi)(yi)過程伴(ban)隨(sui)著CAR-T代謝向氧化(hua)磷酸化(hua)（OXPHOS）的(de)(de)轉(zhuan)變，并嚴(yan)重依賴于CAR-T衍生(sheng)的(de)(de)IFN-γ。疫苗(miao)增(zeng)強(qiang)(qiang)的(de)(de)CAR-T誘(you)(you)導的(de)(de)抗原擴(kuo)散效應(ying)（AS）可以有效應(ying)對(dui)實體瘤的(de)(de)抗原丟失現象，增(zeng)強(qiang)(qiang)CAR-T表達IFN-γ的(de)(de)能力可以進(jin)一(yi)(yi)步增(zeng)強(qiang)(qiang)異(yi)質(zhi)性(xing)腫瘤的(de)(de)治(zhi)療(liao)效果。因此，CAR-T細(xi)(xi)胞來(lai)(lai)源的(de)(de)IFN-γ在促進(jin)AS中起著關鍵作用，這(zhe)一(yi)(yi)組合療(liao)法有望(wang)成為(wei)治(zhi)療(liao)實體瘤的(de)(de)有效手(shou)段！
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3、文章名稱 Transcriptional signatures associated with persisting CD19 CAR-T cells in children with leukemia[2] 單細胞轉錄組測序揭示在復發/難治性兒童B細胞型急性淋巴細胞白血病中具有長期效用的CD19 CAR-T的轉錄特征 發表期刊：Nature Medicine 影(ying)響因子：82.9 發表時間：2023.07 研究背景 B急性(xing)(xing)淋(lin)巴細胞(bao)白血病（B-ALL）是兒童癌癥中最(zui)常(chang)見的(de)(de)(de)(de)類型，主(zhu)要來自攜(xie)帶(dai)細胞(bao)表面抗原(yuan)CD19的(de)(de)(de)(de)未成(cheng)熟的(de)(de)(de)(de)B細胞(bao)。大多數患有(you)(you)B-ALL的(de)(de)(de)(de)兒童可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過(guo)包括細胞(bao)毒性(xing)(xing)藥物在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)系(xi)列一線治(zhi)療(liao)(liao)(liao)手段得到治(zhi)愈。然而(er)，即便增強細胞(bao)毒性(xing)(xing)化療(liao)(liao)(liao)方案，復(fu)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)B-ALL仍(reng)然是兒童死亡的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要原(yuan)因。近年(nian)來，CD19嵌合抗原(yuan)受(shou)體CAR-T細胞(bao)療(liao)(liao)(liao)法(fa)的(de)(de)(de)(de)出現，改變(bian)了難治(zhi)性(xing)(xing)B-ALL的(de)(de)(de)(de)治(zhi)療(liao)(liao)(liao)方法(fa)，已成(cheng)為(wei)難治(zhi)性(xing)(xing)或(huo)復(fu)發(fa)(fa)性(xing)(xing)B-ALL兒童的(de)(de)(de)(de)既定治(zhi)療(liao)(liao)(liao)選擇。然而(er)，不同(tong)患者對(dui)CAR-T細胞(bao)治(zhi)療(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應存在(zai)差(cha)異，有(you)(you)些(xie)患者可(ke)以(yi)(yi)維持(chi)長期的(de)(de)(de)(de)治(zhi)療(liao)(liao)(liao)效果，但60%的(de)(de)(de)(de)兒童會因CAR-T細胞(bao)治(zhi)療(liao)(liao)(liao)效果不持(chi)久或(huo)CD19逃逸(yi)而(er)復(fu)發(fa)(fa)。目前，CAR-T細胞(bao)持(chi)久性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)分子(zi)特征尚不明(ming)確。 研究結果 此(ci)文章的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)團隊使(shi)用(yong)scRNA-seq，scTCR-seq等技術，對(dui)10例復發(fa)(fa)難治(zhi)性(xing)兒(er)童(tong)急性(xing)B淋(lin)巴(ba)細(xi)胞(bao)(bao)白(bai)血(xue)病患(huan)者(zhe)接受CD19 CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)治(zhi)療(liao)(liao)后5年內的(de)(de)(de)(de)血(xue)液和骨髓(sui)樣本用(yong)流式細(xi)胞(bao)(bao)術分離CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)并(bing)(bing)進行單細(xi)胞(bao)(bao)免疫(yi)組庫測序。他們對(dui)持(chi)續存(cun)在(zai)CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)患(huan)者(zhe)和效(xiao)果不如預期的(de)(de)(de)(de)患(huan)者(zhe)進行了(le)比較，發(fa)(fa)現長壽命CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)具有CD4/CD8雙(shuang)陰(yin)性(xing)表型和類似衰竭(jie)的(de)(de)(de)(de)記(ji)憶(yi)狀態，并(bing)(bing)具有獨特(te)(te)(te)的(de)(de)(de)(de)轉錄(lu)特(te)(te)(te)征。這(zhe)種持(chi)久性(xing)特(te)(te)(te)征在(zai)所有長期治(zhi)療(liao)(liao)反應良好的(de)(de)(de)(de)兒(er)童(tong)中占主(zhu)導地(di)位，并(bing)(bing)在(zai)兩名慢(man)性(xing)淋(lin)巴(ba)細(xi)胞(bao)(bao)白(bai)血(xue)病成年患(huan)者(zhe)中檢測到。這(zhe)項工(gong)作為為揭示臨床(chuang)上有效(xiao)、持(chi)久的(de)(de)(de)(de)CD19 CAR-T細(xi)胞(bao)(bao)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)普遍轉錄(lu)特(te)(te)(te)征提供線索。
文章名稱 Single-cell transcriptomic atlas-guided development of CAR-T cells for the treatment of acute myeloid leukemia[3] 單細胞轉錄組測序發現AML的CAR-T治療新靶標 發表(biao)期刊：Nature Biotechnology 影響因子：46.9 發表時間：2023.03 研究背景 CAR-T 細胞(bao)(bao)(bao)靶向CD19或BCMA已(yi)在大(da)(da)量患有(you)(you)不(bu)同(tong)B細胞(bao)(bao)(bao)惡(e)性(xing)腫瘤(liu)(liu)的(de)(de)(de)個體中顯示出強(qiang)大(da)(da)的(de)(de)(de)臨(lin)床療(liao)(liao)效(xiao)，如(ru)B細胞(bao)(bao)(bao)淋(lin)巴(ba)瘤(liu)(liu)、B細胞(bao)(bao)(bao)急(ji)(ji)性(xing)淋(lin)巴(ba)細胞(bao)(bao)(bao)白(bai)(bai)血(xue)病(bing)(bing)和(he)多(duo)發(fa)(fa)性(xing)骨髓(sui)(sui)瘤(liu)(liu)等。但(dan)由于(yu)(yu)缺乏安(an)全(quan)有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)靶標(biao)(biao)，CAR-T細胞(bao)(bao)(bao)用(yong)于(yu)(yu)治療(liao)(liao)急(ji)(ji)性(xing)髓(sui)(sui)細胞(bao)(bao)(bao)白(bai)(bai)血(xue)病(bing)(bing)（AML）尚未取得(de)成功。AML是成人最常見的(de)(de)(de)急(ji)(ji)性(xing)白(bai)(bai)血(xue)病(bing)(bing)，它的(de)(de)(de)分子異質(zhi)性(xing)使發(fa)(fa)展新型AML治療(liao)(liao)方案的(de)(de)(de)開發(fa)(fa)變得(de)更加復(fu)雜。盡管大(da)(da)多(duo)數患者在接受聯合化療(liao)(liao)后(hou)都有(you)(you)較為顯著的(de)(de)(de)治療(liao)(liao)效(xiao)果，但(dan)該疾病(bing)(bing)復(fu)發(fa)(fa)率仍然(ran)高達50%。復(fu)發(fa)(fa)后(hou)，同(tong)種異體造血(xue)干細胞(bao)(bao)(bao)移(yi)植（allo-HSCT）是唯一的(de)(de)(de)治療(liao)(liao)方法，但(dan)即(ji)使做移(yi)植，患者長期生存概率仍低于(yu)(yu)20%。目前，靶向AML相關靶抗原CD33和(he)IL3RA（CD123）CAR-T細胞(bao)(bao)(bao)正在進(jin)行臨(lin)床研究(jiu)。其(qi)他靶標(biao)(biao)，如(ru)CD70、CLL1，FLT3、CD44v6、Siglec-6或CD117已(yi)經作為替代CAR靶點進(jin)行臨(lin)床前研究(jiu)。然(ran)而在AML這樣的(de)(de)(de)髓(sui)(sui)系惡(e)性(xing)腫瘤(liu)(liu)中，常見的(de)(de)(de)靶標(biao)(biao)通常在其(qi)他重要組織上表達，增加了非(fei)腫瘤(liu)(liu)靶向毒性(xing)，因此，找(zhao)尋安(an)全(quan)靶標(biao)(biao)，對于(yu)(yu)將具有(you)(you)巨(ju)大(da)(da)治療(liao)(liao)潛(qian)力的(de)(de)(de)CAR-T細胞(bao)(bao)(bao)應用(yong)于(yu)(yu)髓(sui)(sui)系腫瘤(liu)(liu)具有(you)(you)重大(da)(da)的(de)(de)(de)意義。 研究結果 作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)基于15個(ge)AML病人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)scRNA-seq數據集和(he)(he)來自9個(ge)健康(kang)人(ren)體組織（大(da)腦、肺、淋巴(ba)結、心臟、皮(pi)膚、肝臟、腎臟、結腸和(he)(he)食道）的(de)(de)(de)(de)(de)11個(ge)scRNA-seq數據集，生成了(le)(le)包含28000多個(ge)健康(kang)和(he)(he)惡性(xing)(xing)骨(gu)髓(sui)細(xi)(xi)胞以(yi)及500,000個(ge)健康(kang)細(xi)(xi)胞的(de)(de)(de)(de)(de)單細(xi)(xi)胞轉(zhuan)錄組圖(tu)譜，對(dui)這些(xie)數據進行(xing)了(le)(le)細(xi)(xi)胞表(biao)(biao)面分子表(biao)(biao)達分析(xi)，找到在惡性(xing)(xing)腫瘤(liu)細(xi)(xi)胞表(biao)(biao)面表(biao)(biao)達，但在人(ren)類健康(kang)細(xi)(xi)胞中（包括(kuo)T細(xi)(xi)胞）最少表(biao)(biao)達的(de)(de)(de)(de)(de)抗原(yuan)。經過嚴(yan)格篩選，最終確(que)定兩個(ge)新的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)用(yong)于治(zhi)療AML的(de)(de)(de)(de)(de)CAR-T細(xi)(xi)胞的(de)(de)(de)(de)(de)靶(ba)點：CSF1R和(he)(he)CD86。作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)還開發了(le)(le)針(zhen)對(dui)這兩個(ge)靶(ba)點的(de)(de)(de)(de)(de)CAR-T細(xi)(xi)胞，并(bing)(bing)在體內(nei)外(wai)(wai)細(xi)(xi)胞系(xi)和(he)(he)人(ren)源性(xing)(xing)模型(包括(kuo)原(yuan)發性(xing)(xing)AML母細(xi)(xi)胞)中測(ce)試了(le)(le)它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)功效。在體外(wai)(wai)使用(yong)先(xian)進的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)代細(xi)(xi)胞培養(yang)方(fang)法對(dui)這些(xie)靶(ba)向表(biao)(biao)達細(xi)(xi)胞類型進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)(xing)評估顯示，其比現有的(de)(de)(de)(de)(de)抗 CD33 CAR-T 細(xi)(xi)胞具有更(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)鑒別能力。此(ci)外(wai)(wai)，作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)使用(yong)了(le)(le)幾種體內(nei)模型來減(jian)輕安(an)全(quan)性(xing)(xing)問題(ti)。總之，文章的(de)(de)(de)(de)(de)結果說明了(le)(le)基于 scRNA-seq 的(de)(de)(de)(de)(de)無偏倚(yi)篩選方(fang)法的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)化潛力，并(bing)(bing)為我們的(de)(de)(de)(de)(de) CAR 候(hou)選藥物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)臨床開發奠定了(le)(le)基礎。
參考(kao)文獻： [1] Ma L, Hostetler A, Morgan DM, Maiorino L, et al., Vaccine-boosted CAR T crosstalk with host immunity to reject tumors with antigen heterogeneity, Cell (2023). [2] Anderson, N.D., Birch, J., Accogli, T. et al. Transcriptional signatures associated with persisting CD19 CAR-T cells in children with leukemia. Nat Med 29, 1700–1709 (2023). [3] Gottschlich, A., Thomas, M., Grünmeier, R. et al. Single-cell transcriptomic atlas-guided development of CAR-T cells for the treatment of acute myeloid leukemia. Nat Biotechnol (2023).
