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對免疫細(xì)胞進(jìn)行重編程使得它們抵抗癌癥的CAR-T細(xì)胞療法已在一些對其他治療沒有作出反應(yīng)的血癌患者中顯示出巨大的希望。但是到目前為止，人們?nèi)匀粵]有*研究能夠?qū)е驴拱┓磻?yīng)產(chǎn)生的生物學(xué)通路。
了解這些通路對設(shè)計未來幾代的CAR-T細(xì)胞療法是非常重要的，包括減少副作用、阻止治療后復(fù)發(fā)，以及讓它有效地抵抗更為常見的癌癥，如實(shí)體瘤。
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國弗雷德-哈金森癌癥研究中心（Fred Hutch）的研究人員比較了兩種不同的CAR（chimeric antigen receptor, 嵌合抗原受體）設(shè)計中的T細(xì)胞信號模式。這是比較臨床試驗(yàn)中使用的兩種常見的CAR設(shè)計。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年8月21日的Science Signaling期刊上，論文標(biāo)題為“Phosphoproteomic analysis of chimeric antigen receptor signaling reveals kinetic and quantitative differences that affect cell function”。
圖片來自Science Signaling, doi:10.1126/scisignal.aat6753。
論文通信作者、Fred Hutch免疫治療綜合研究中心科學(xué)主任Stanley Riddell博士說，“作為癌癥治療的一種新支柱，免疫療法領(lǐng)域在過去幾年中引起了人們的巨大興趣，而且繼續(xù)在臨床試驗(yàn)中測試CAR-T細(xì)胞療法。”
Riddell說，“當(dāng)我們在2014年開始這項(xiàng)研究時，我們試圖了解CAR-T細(xì)胞療法的生物學(xué)機(jī)制。鑒于我們更好地了解它是如何起作用的，我們對如何改進(jìn)這種新的療法有了新的見解，而且隨著這個領(lǐng)域想要為更多的癌癥類型（包括實(shí)體瘤）開發(fā)CAR-T療法，這一點(diǎn)尤其至關(guān)重要。”
CAR是合成受體，可經(jīng)過基因改造后被導(dǎo)入到一種被稱為T細(xì)胞的免疫細(xì)胞中。從T細(xì)胞表面上延伸出來的CAR的一部分區(qū)域識別與健康細(xì)胞摻雜在一起的癌細(xì)胞。位于T細(xì)胞內(nèi)的CAR的另一部區(qū)域具有不同的組分。在這些組分中，有一種被稱作共刺激結(jié)構(gòu)域（costimulatory domain）的T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)單位，它也是這項(xiàng)研究中讓這些研究人員感興趣的地方。
在這項(xiàng)研究中，這些研究人員研究了利用兩種常用的共刺激結(jié)構(gòu)域構(gòu)建出的CAR之間的差異。具體而言，他們研究了這兩種CAR設(shè)計---CD28和4-1BB---如何給它們的T細(xì)胞發(fā)送信號以便動員它們抵抗癌癥，以及它們在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中和在小鼠體內(nèi)如何影響T細(xì)胞的行為和它們抵抗人類癌細(xì)胞的有效性。
論文作者、弗雷德-哈金森癌癥研究中心博士生Alex Salter說，“人們對將T細(xì)胞靶向癌癥充滿大量的興趣，但是很少有人知道CAR給T細(xì)胞發(fā)送的指令。我想研究CAR如何向T細(xì)胞傳遞指令。”
這些研究人員發(fā)現(xiàn)這兩種類型的CAR都引發(fā)了相同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活，但是在信號的時間選擇和強(qiáng)度方存在著差異：CD28 CAR設(shè)計顯示出更快更強(qiáng)的活化，而4-1BB CAR顯示出更慢更溫和的激活。在淋巴瘤小鼠模型中的進(jìn)一步測試結(jié)果表明4-1BB CAR在清除癌細(xì)胞方面更有效。
這些研究人員還發(fā)現(xiàn)：（1）一種被稱作Lck的信號蛋白調(diào)節(jié)著CD28 CAR引發(fā)的T細(xì)胞反應(yīng)的強(qiáng)度，而且他們能夠?qū)λ右圆倏v來微調(diào)CD28 CAR引發(fā)的T細(xì)胞反應(yīng)；（2）4-1BB CAR-T細(xì)胞顯示出更高的與T細(xì)胞記憶相關(guān)的基因表達(dá)，這提示著4-1BB CAR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可能產(chǎn)生能夠存活更長時間并且維持抗癌作用的T細(xì)胞。
Salter說，“我們的研究結(jié)果提示著不同的CAR設(shè)計如何用于不同的目的。CD28 CAR引發(fā)T細(xì)胞作出的更快更強(qiáng)的反應(yīng)可能對某些癌癥是有益的，而較慢的持續(xù)更長時間的4-1BB CAR可能對其他癌癥是有益的。”
利用一種稱為質(zhì)譜的方法就使得對參與T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白進(jìn)行全面分析成為可能。這項(xiàng)研究是利用質(zhì)譜測量臨床相關(guān)的T細(xì)胞中的數(shù)千種蛋白是如何受到激活的，以便執(zhí)行T細(xì)胞的功能。
Paulovich說，“我們希望通過開發(fā)一系列參與T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的磷酸化蛋白（phosphoprotein）的靶向測試方法，我們就能夠在為患者開發(fā)出更加有效的CAR-T細(xì)胞療法方面協(xié)助促進(jìn)免疫治療領(lǐng)域取得進(jìn)展。”
這些研究人員提醒道，他們的研究結(jié)果并不意味著一種CAR在治療上要比另一種CAR更好，但是這些結(jié)果確實(shí)支持在臨床上觀察CAR如何在患者中發(fā)揮作用，并針對為何一些患者在接受CAR-T細(xì)胞療法治療后出現(xiàn)更強(qiáng)的副作用和為何一些患者在接受治療后會復(fù)發(fā)提供一些新的見解。
這些研究人員如今正在探究如何設(shè)計下一代CAR。就這一點(diǎn)而言，這些研究人員正在利用由Paulovich開發(fā)的另一種被稱作多反應(yīng)監(jiān)測質(zhì)譜（multiple reaction monitoring mass spectrometry）的技術(shù)，以便更快地研究下一代CAR設(shè)計。這種技術(shù)將會補(bǔ)充她的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出的其他測定方法，以便定量確定影響腫瘤中免疫系統(tǒng)功能的蛋白。（生物谷）
參考資料：
Alexander I. Salter1,2, Richard G. Ivey2, Jacob J. Kennedy et al.Phosphoproteomic analysis of chimeric antigen receptor signaling reveals kinetic and quantitative differences that affect cell function. Science Signaling, 21 Aug 2018, 11(544):eaat6753, doi:10.1126/scisignal.aat6753.
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