通过CAR-T细胞靶向递送PD-1阻断剂来增强抗肿瘤功效

研究亮点

传统的CAR-T疗法的优势是靶向性强，在血癌治疗领域非常成功，但是对实体瘤收效甚微；免疫检查点抑制剂疗法帮助免疫系统对抗多种实体瘤，但是其劣势也很明显，由于其靶向性差，全身用药会产生严重的副作用。本文所展示的研究成果就是将上述两者的优势合二为一，开发出一种新型的对抗多种肿瘤（包括实体瘤）并且副作用极小的新型CAR-T细胞疗法。也就是说通过与免疫检查点抑制剂组合施用细胞，可以增强CAR-T细胞对肿瘤的治疗功效。换言之，工程化的CAR-T细胞可以分泌相关因子来促进其在肿瘤微环境中的作用。CAR-T细胞被设计成可以分泌PD-1阻断单链可变片段（scFv）。CAR-T细胞以自分泌和旁分泌的方式分泌这些scFv，以改善临床相关的小鼠模型中CAR-T细胞在血液和实体瘤中的抗肿瘤活性。该新型CAR-T细胞的效力比老的CAR-T细胞和检查点抑制剂联合治疗所达到的效果更佳。这种方法可以提高治疗的安全性，因为分泌的scFv精准定位于肿瘤，保护CAR-T细胞免受PD-1抑制，这可以有效地避免因全身检查点抑制而带来的相关副作用（毒性）。

研究背景

通过CAR的表达将T细胞靶向肿瘤细胞。CAR是由细胞外抗原识别结构域组成的合成受体，其最常见的形式是scFv，但也可以采用任何抗原结合肽的形式。尽管CAR-T细胞疗法在急性淋巴细胞白血病患者中有着显著疗效，但其在其他血液和实体肿瘤的效果却不尽人意。

出现这些结果主要与肿瘤微环境（TME）有关。当输注到患者体内时，CAR-T细胞经常遇到抑制性TME，肿瘤细胞的抑制性配体可以与T细胞上的抑制性受体结合并阻碍T细胞的抗肿瘤反应。此外，在激活后，T细胞分泌IFN-γ。这是一种效应细胞因子，可以上调程序性死亡配体-1（PD-L1）的表达。这些因素共同导致CAR-T细胞对实体恶性肿瘤缺乏临床疗效。

检查点阻断治疗，其使用抗体来破坏对T细胞上抑制性受体，特别是CTLA-4和PD-1，和肿瘤细胞的抑制性配体相互作用，在实体瘤和血液系统恶性肿瘤中取得显著疗效。鉴于CAR-T细胞精准定位于肿瘤，PD-1阻断性scFv将被局部递送至疾病部位，从而最小化因免疫检查点阻断而带来的相关副反应。研究人员发现分泌PD-1的阻断scFv的CAR-T细胞通过自分泌和旁分泌机制增大了肿瘤模型小鼠的存活率。该策略有可能增强CAR-T细胞疗法在具有免疫抑制性TME中的功效。

研究成果

该研究团队设计了两种不同类型的CAR-T细胞，一款靶向在某些血癌细胞中特异表达的CD19抗原，另一款靶向在某些卵巢癌和胰腺中表达的MUC16抗原。并且这两款CAR-T细胞疗法的效果在多种小鼠的癌症模型中得到了验证。

上图展示了分泌scFv的CAR-T细胞如何在体增强T细胞的抗肿瘤功能。其中PDL1荷瘤小鼠用分泌E27的1928zT细胞与卵巢肿瘤特异性的4H1128z T细胞组合处理，前者的CAR与肿瘤细胞抗原不匹配。由1928z-E27的T细胞分泌PD-1阻断剂scFv与4H1128z T细胞上的PD-1结合并增强4H1128z T细胞的特异性抗肿瘤功能。

研究人员又研究了施用该新CAR-T疗法后小鼠的存活率。上图结果显示：PDL1接种后，用4H1128z和1928z-E27的组合疗法比任何单独疗法小鼠的存活率显著提高。

接下来研究人员又研究了各种疗法下小鼠体内PD-1阻断剂的作用范围。上图显示用含有scFv的CAR-T细胞或CAR-T细胞ip处理的肿瘤携带小鼠中scFv随时间的成像和定量。结果显示新CAR-T疗法仅在局部TME中检测到CAR-T细胞分泌的scFv。表明了新疗法的靶向特异性强。

最后研究人员还测定了血清中scFv的含量。如上图使用独特肽序列通过液相色谱-串联质谱（LC-MS / MS）测定含有PDL1肿瘤的小鼠血清中 scFv和抗人PD-1 mAb随时间的变化水平。新CAR-T疗法对比老的疗法血液循环中PD-1的抗体水平低，意味着免疫检查点药物只在肿瘤附近释放，并没有扩散得很远，这样有助于减少全身性的副作用。

文章总结

在体多个模型研究表明：分泌PD-1阻断性的scFv的CAR-T细胞增强了血癌和实体瘤模型中小鼠的存活率。同时scFv局部递送在增强CAR-T细胞抗肿瘤方面是非常有效的。对CAR-T细胞的PD-1阻断延长了小鼠的存活期，并且在骨髓中可检测到CAR-T细胞。当再次用肿瘤攻击时小鼠可以很快产生抗肿瘤反应。最后，与全身检查点阻断疗法不同，新疗法中CAR-T细胞分泌的scFv保持在局部TME中，这就大大降低了治疗的副反应。将免疫调节性scFv靶向递送至TME的CAR-T细胞可显著改善CAR-T细胞和检查点阻断疗法的临床治疗效果。

小编评论

近年来，将免疫治疗应用于肿瘤上可谓是好消息连连。而关键在于如何精准定位，释放相关药物以减少全身性的免疫副反应。该研究起码证明了在小鼠模型中，可以运用新CAR-T细胞达到很好的疗效。相信很快会应用于临床，给实体瘤患者带来福音。