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Nature重磅:异体CAR-T能够有效杀灭T细胞恶性肿瘤,同时维持正常免疫功能丨医麦黑科技

· 医麦黑科技

2017年11月20日/医麦客 eMedClub/--11月15日,《Nature》杂志上在线发表了一篇重磅论文:PD-1抑制剂免疫疗法在T细胞非霍奇金淋巴瘤(T-NHL)的癌症小鼠模型中,非但没发挥抗癌作用,而且还促进了肿瘤的进展。

结果似乎是意料之中,毕竟在T-NHL中,T细胞本就是肿瘤细胞。而正常情况下,PD-1与其配体结合会抑制癌性T细胞的增殖,那么当PD-1基因发生突变或者用药物抑制了PD-1的活性后,对应的则是激活癌性T细胞的活性。

a:PD-1在T细胞表面表达,当它与肿瘤细胞表达的配体结合后,PD-1信号会使T细胞失活,阻止对抗肿瘤的免疫反应

b:在T细胞非霍奇金淋巴瘤小鼠模型中,PD-1信号会阻止癌性T细胞的增殖,而抗PD-1治疗能够通过重新激活癌性T细胞,并使它们继续增殖,加速癌症进展(图片来源 Nature)

所以说,在当前的癌症治疗领域,能够“一手遮天治疗”的免疫疗法似乎在T细胞肿瘤这里栽了个大跟头!既然PD-1/PD-L1不行,那CAR-T能行吗?

用T细胞攻击T细胞,确定不是玩笑?

众所周知,目前,针对B细胞恶性肿瘤的anti-CD19 CAR T已经成为了癌症治疗领域中的最重磅进展之一:大多数具有晚期和难治性B-ALL的患者获得持续缓解,相比较而言,慢性淋巴细胞性白血病和弥漫性大B细胞淋巴瘤中的有效率要稍低一些。(诺华的Kymriah和Kite的Yescarta已经获批上市)

鉴于B细胞和T细胞恶性肿瘤的表现和性质相似,CAR T细胞可能在治疗T细胞淋巴瘤方面具有相似的价值。然而,靶向于T细胞恶性肿瘤的泛T细胞抗原(伴随着正常T细胞的永久损失)却是令人望而却步的毒性。

虽然,在此之前,已经有科学家提出了针对T细胞靶标的CAR-T疗法,但不幸的是,在临床使用上,具有不可接受的免疫抑制性。毕竟针对这类T细胞恶性肿瘤的治疗面临着一个关键挑战:在能够消除癌性T细胞的同时避免伤及健康T细胞!

听起来似乎有点扯淡……,但事实告诉你,没有什么不可能的!

T细胞肿瘤

anti-TRBC1 CAR T

自从2016年为开发新一代CAR-T疗法募集超一亿美元,Autolus公司慢慢进入大众视野。作为从伦敦大学学院剥离而出的一家新兴生物技术公司,Autolus有着不小的目标,致力于开发出比如今已经上市的或处于申请阶段的CAR-T疗法更安全有效的新一代疗法用于治疗血液瘤以及实体瘤。

近日,该公司在权威学术期刊《Nature Medicine》上发表了一篇重磅文章,详细阐述了针对T细胞淋巴瘤患者治疗的独特靶向策略。

T细胞表面的TCR是引起免疫排斥的主要分子,且TCR主要由α和β两个亚基组成,而TRAC基因表达α亚基核恒定区域,TRBC1基因及TRBC2基因均表达β亚基恒定区域。也就是说,健康人体内的T细胞亚群同时含有TRBC1+ T和TRBC2+ T两种类型。而T细胞淋巴瘤细胞由于克隆起源和癌细胞的进化仅含有TRBC1+ T或TRBC2+ T单一类型。

因此由Paul Maciocia博士领导的研究团队设计了一种基于T细胞受体β链(TRBC1和TRBC2)的新型CAR-T疗法,旨在针对T细胞恶性肿瘤。

氨基酸序列(图片来源 Nature Medicine)

尽管TRBC1和TRBC2的氨基酸序列几乎相同,但在这项临床前实验中,研究人员表示用抗体区分TRBC1和TRBC2(TRBC1- and TRBC2-TCRs)的TCR也是可能的。实验显示,健康受试者的外周血T细胞包含约35%TRBC1+和65%TRBC2+细胞的混合物,并且无论是TRBC1+或TRBC2+ T细胞任何一方完全消除,另一方仍然会维持相当大的抗病毒能力。

作为anti-TRBC免疫治疗概念的理论依据,研究小组开发了anti-TRBC1 CAR T细胞:其在T细胞淋巴瘤的小鼠模型中识别并杀死了正常和恶性TRBC1而不包括TRBC2 T细胞。与靶向整个T细胞群体的非选择性方法不同,这种方法根除了一部分含有恶性肿瘤的T细胞,同时保留了健康的T细胞亚群以维持正常的细胞免疫功能。

这项工作为Autolus开发的独特的CAR T细胞产品AUTO4奠定了科学基础,在接下来的几个月内,anti-TRBC1 CAR T将进入临床开发。

在这项临床前实验中,研究人员分别在体外T细胞以及弥散性白血病小鼠模型中进行了测试。

▪ JOVI-1单克隆抗体针对表达TRBC1的细胞具有特异性

为了找到TRBC特异性结合剂,研究人员筛选了抗TCR单克隆抗体。流式细胞术分析表明,虽然TRBC1-JKO和TRBC2-JKO系都表达表面TCR-CD3复合物,但JOVI-1单克隆抗体仅识别TRBC1-JKO细胞而不识别TRBC2-JKO细胞,证实了这种抗体对于TRBC1的特异性。

正常的αβ T细胞群体包含TRBC1+ 和TRBC1– 细胞的复合物

研究人员使用JOVI-1,试图确定来自健康供体T细胞中的TRBC1+与TRBC2+、以及TCR + TRBC1 +和TCR + TRBC1 - 细胞在CD4 +、CD8 + T细胞中的比例。结果表明,总的T细胞表达TRBC1的中位百分比占35%(范围:25-47%)

转导的T细胞表达anti-TRBC1 CAR,在体外特异性靶向TRBC1+而非TRBC2+细胞

研究人员采用健康供体的T细胞进行逆转录病毒转导,使其稳定表达该构建体,并且在高达90%的细胞上确定了CAR的表面表达。

研究人员发现该同种异体T细胞在T细胞幼淋巴细胞性白血病(T-PLL)和外周T细胞淋巴瘤(PTCL-NOS)的情况下可以特异性杀伤恶性T细胞,同时保留相当大比例的正常T细胞(图h)。尽管循环成人T细胞白血病(ATLL)细胞的负担很重,但该团队成功转导了TRBC1 +恶性肿瘤个体(ATLL)的T细胞(图j),通过anti-TRBC1 CAR T细胞特异性杀死自体ATLL细胞(图41),从而净化了T细胞被污染的ATLL细胞(图k)

anti-TRBC1 CAR T细胞在弥散性T细胞恶性肿瘤的小鼠模型中具有特异性,并且有效

首先,研究人员对NOD-SCID gamma(NSG)小鼠静脉内注射Jurkat T细胞(人急性T细胞白血病细胞系),其天然表达TRBC1-TCR的水平与原发性恶性T细胞以及正常T细胞相似。对Jurkat细胞进行修饰以稳定表达FLuc和CD19标记,并在CAR-T输注前6天将其稳定地植入到小鼠的骨髓中。

植入后,研究人员采用表达anti-TRBC1 CAR的T细胞或不相关的对照CAR对小鼠进行处理。在第10天,用anti-TRBC1 CAR T细胞处理的小鼠的Jurkat细胞(人急性T细胞白血病细胞)负荷显著降低,并且这种降低与巨大的生存受益相关。

此外,在另一个评估CAR持续性的实验中,T细胞注射后第21天,研究人员观察到Jurkat细胞的清除率和外周血中anti-TRBC1 CAR T细胞数量的增加。

最后,为了确定anti-TRBC1 CAR T细胞是否能够在生理环境中(即存在正常T细胞的条件下)耗尽TRBC1-Jurkat细胞:研究人员将表达CD19和FLuc的Jurkat细胞移植到NSG小鼠中7天后,给小鼠注射人外周血单核细胞(PBMC)。

在治疗后第6天,骨髓(补充图e)和脾脏(补充图f)的流式细胞术分析表明在anti-TRBC1和对照CAR T细胞的受体中存在相似数目的非CAR T细胞,证实在Jurkat细胞消耗的情况下正常T细胞的持续存在。

总而言之,该研究团队采用的anti-TRBC1 CAR T细胞治疗能够保留患者的约三分之二的正常T细胞免受攻击。另外,考虑到成熟的T和NKT细胞的TCR表达的限制,对其他组织的“on-target/off-tumor”毒性及潜在影响可以忽略不计。

然而,任何针对T细胞而不是B细胞的方法,由于正常tissue-resident T细胞的裂解和随后的介质释放,可能发生细胞因子介导的毒性增加。另外,保护特定组织的T调节细胞特别倾向于表达TRBC1或TRBC2也是一个潜在的问题。但值得注意的是,初步的实验已经表明这种方法不会导致临床上严重的免疫抑制。

此外,CAR-T细胞药物刚刚上线的这个当口,CAR-T领域的竞争也日渐激烈。而能够在该领域占据一席之地的必然是具备核心竞争力的CAR-T企业,采用不同技术路径,具有一定特点,不断创新和完善新一代CAR-T疗法才能够和该领域的领头羊展开差异化竞争。

而Autolus公司除了此次新开发的针对T细胞恶性肿瘤的anti-TRBC1 CAR T细胞疗法(AUTO4),其针对复发难治性多发性骨髓瘤患者的AUTO2(同时靶向BCMA和TACI的CAR-T疗法)以及儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)、弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)的AUTO3(同时靶向CD19和CD22的CAR-T疗法) 的临床开发已经进入了I / II期阶段。(这家公司开发的新一代CAR-T细胞疗法能够有效解决肿瘤逃逸问题丨医麦猛爆料)

参考出处:

DOI: 10.1038/nature24759

doi:10.1038/nature24649

doi:10.1038/nm.4444

https://www.healthcanal.com/cancers/241932-targeting-cancer-without-destroying-healthy-t-cells.html

https://www.autolus.com/news-and-events/press-releases/autolus-announces-publication-unique-therapeutic-approach-treatment-patients-t-cell-lymphomas-nature-medicine

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