Nature文獻(xiàn)解讀：IL-7轉(zhuǎn)基因調(diào)節(jié)CAR-T細(xì)胞抗腫瘤持久性研究

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院/國(guó)家轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心醫(yī)學(xué)基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在 Nature 旗下綜合性科學(xué)期刊 Scientific Reports 發(fā)表文章“Transgenic expression of IL‑7 regulates CAR‑T cell metabolism and enhances in vivo persistence against tumor cells”，發(fā)現(xiàn)在CAR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入IL-7，增強(qiáng)了CAR-T細(xì)胞的持久性，并誘導(dǎo)CAR-T細(xì)胞治療后的持久緩解。

研究背景

CAR-T細(xì)胞治療已成為一種有前途的新治療方法。然而，CAR-T細(xì)胞治療的原發(fā)性和繼發(fā)性耐藥在各種臨床試驗(yàn)中普遍存在。在長(zhǎng)期隨訪中，30–50%的患者在獲得完全緩解后可能會(huì)復(fù)發(fā)。大多數(shù)關(guān)于CAR-T細(xì)胞治療耐藥機(jī)制的研究都指向抗原丟失、CAR-T細(xì)胞功能障礙和缺乏CAR-T細(xì)胞持續(xù)性。因而有必要改進(jìn)CAR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以克服這些限制，從而最大化臨床效益，如通過(guò)優(yōu)化抗原識(shí)別和結(jié)合域、共刺激域、通過(guò)靶向多種抗原克服抗原逃逸以及用組成性表達(dá)的細(xì)胞因子武裝CAR。在本研究中，作者在靶向CD19抗原的CAR-T細(xì)胞轉(zhuǎn)基因中結(jié)合CD28共刺激信號(hào)結(jié)構(gòu)域和IL-7，利用質(zhì)譜流式（CyTOF）和IsoPlexis CodePlex 檢測(cè)在體外和體內(nèi)研究將IL-7引入到CAR構(gòu)建對(duì)CAR-T細(xì)胞抗腫瘤反應(yīng)的影響。

圖1. 常規(guī)28z-CAR-T 和 28z/IL-7-CAR-T的載體示意圖

研究方法

作者利用體外長(zhǎng)期腫瘤激發(fā)模型研究分泌IL-7的CAR-T細(xì)胞的行為和對(duì)腫瘤細(xì)胞的療效。通過(guò)殺傷實(shí)驗(yàn)和IsoPlexis CodePlex芯片檢測(cè)了NT T(non-transduced T)細(xì)胞、28z-CAR-T細(xì)胞和28z/IL-7-CAR-T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)釋放到上清中的細(xì)胞因子譜。

 

 

CodePlex 采用微流控芯片和抗體條形碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)上清、血清、血漿、腦脊液、肺泡灌洗液等液體樣本中多重細(xì)胞因子的自動(dòng)化定量檢測(cè)。

CodePlex與傳統(tǒng)檢測(cè)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：

• 全自動(dòng)檢測(cè)和定量分析，手工加樣操作時(shí)間不超過(guò)5min
• 樣本體積小，僅需5.5ul/孔，11ul/樣本（2個(gè)復(fù)孔）
• 通量高、速度快，同時(shí)檢測(cè)達(dá)22個(gè)因子/樣本，8樣本/芯片

研究結(jié)果

CodePlex對(duì)整體細(xì)胞因子分泌譜的評(píng)估顯示，28z-CAR-T細(xì)胞和28z/IL-7-CAR-T細(xì)胞均產(chǎn)生Th1細(xì)胞因子和Th2細(xì)胞因子，分別包括TNF-α、IFN-γ，以及IL-4、IL-5和IL-13，表明CD4+CAR-T細(xì)胞主要由Th1和Th2細(xì)胞組成。

為了對(duì)CAR-T細(xì)胞中的細(xì)胞因子譜進(jìn)行全面的比較評(píng)估，對(duì)具有相似細(xì)胞因子譜的樣本進(jìn)行了PCA圖聚類，發(fā)現(xiàn)：

• NT T(未轉(zhuǎn)導(dǎo))細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞沒有反應(yīng)，因?yàn)樗鼈儾槐磉_(dá)任何識(shí)別腫瘤細(xì)胞上同源抗原的受體。
• 僅28z和28z/IL-7 CAR-T細(xì)胞在基線時(shí)表現(xiàn)出類似的細(xì)胞因子譜，很可能繼發(fā)于強(qiáng)直性CAR信號(hào)。
• 在存在腫瘤細(xì)胞的情況下，28z和28z/IL-7 CAR-T細(xì)胞顯示出類似的細(xì)胞因子表達(dá)譜，與靜息的CAR-T細(xì)胞的細(xì)胞因子譜不同。
• IL-7分泌也被檢測(cè)為28z/IL-7 CAR-T細(xì)胞的一個(gè)顯著特征，不論腫瘤細(xì)胞是不是存在。

圖3. 點(diǎn)圖顯示NT T、28z-CAR-T和28z/IL-7-CAR-T細(xì)胞在用或不用Raji細(xì)胞共培養(yǎng)后產(chǎn)生的細(xì)胞因子，點(diǎn)大小表示細(xì)胞因子濃度的log10轉(zhuǎn)化值
 

圖4. 對(duì)NT T、28z-CAR-T和28z/IL-7-CAR-T細(xì)胞的細(xì)胞因子譜進(jìn)行PCA分析

研究結(jié)果表明，28z/IL-7 CAR-T細(xì)胞表現(xiàn)出與28z CAR-T細(xì)胞相當(dāng)?shù)募?xì)胞因子反應(yīng)，但具有優(yōu)異的持久性能力。T細(xì)胞需要具有有效的代謝能力，以產(chǎn)生持久的能量供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更有效的免疫應(yīng)答，并根據(jù)其分化和記憶狀態(tài)激活不同的代謝途徑。通過(guò)深入分析，發(fā)現(xiàn)IL-7將CAR-T細(xì)胞維持在分化程度較低的T細(xì)胞狀態(tài)，調(diào)節(jié)不同的代謝活動(dòng)，防止CAR-T細(xì)胞耗竭，這可能是CAR-T細(xì)胞維持其代謝適應(yīng)性和抗腫瘤反應(yīng)的關(guān)鍵。該發(fā)現(xiàn)為利用IL-7信號(hào)調(diào)節(jié)和代謝重編程T細(xì)胞功能提供了臨床依據(jù)。
 

 

參考文獻(xiàn)：

Li, L., Li, Q., Yan, ZX. et al. Transgenic expression of IL-7 regulates CAR-T cell metabolism and enhances in vivo persistence against tumor cells. Sci Rep 12, 12506 (2022).