RNA疫苗可提高claudin-CAR-T细胞对实体瘤的疗效

嵌合抗原受体(Chimeric antigen receptor,CAR)T细胞疗法对血液系统的恶性肿瘤有不错的疗效,但是CAR T细胞在实体肿瘤中的应用有限,一方面是实体肿瘤中缺乏肿瘤特异性的靶标,另一方面CAR-T细胞难以持续性的存在【1】。寻找肿瘤特异性的分子靶标和提高CAR T细胞在体内的存活和扩增,将提高CAR T疗法在实体肿瘤中的应用。

近日,来自德国Biopharmaceutical New Technologies (BioNTech) Corporation公司Ugur Sahin团队在Science上发表题为An RNA vaccine drives expansion and efficacy of claudin-CAR-T cells against solid tumors的文章,发现CLDN6可以作为实体瘤中的一个CAR靶标,同时利用一个纳米颗粒运载的RNA载体疫苗,可以刺激回输CAR T细胞扩增,提高CAR T对实体瘤的疗效。

研究团队从他们最近报道的claudin (CLDN) 6,一个和紧密连接形成相关的四跨膜蛋白入手【2】,分析其在正常组织和肿瘤中的表达量,来判断其是否可以作为实体瘤CAR T的靶标。在小鼠中,通过免疫组化染色发现,CLDN6在胎鼠器官中广泛表达,但在在成年鼠大多数器官中表达降低。在人组织中,CLDN6转录本可以在胎儿组织中高表达,而在50多种成人非恶性组织样本中,CLDN6通过定量RT-PCR并未检测到,但在多种不同的人实体瘤中如睾丸,卵巢,子宫以及肺恶性肿瘤中,CLDN6都有较高的转录水平,免疫组化染色也证明了CLDN6在人恶性实体瘤中的特异性高表达。这些数据表明,CLDN6可以作为实体瘤CAR T治疗靶标。之后研究团队设计了包含4-1BB共刺激结构域的第二代CLDN6-CAR,结构如图1。研究人员首先在体外评估CLDN6-CAR T细胞的能力,CLDN6-CAR T能够有效识别并裂解转染了CLDN6 RNA的CLDN6neg人COLO699N肺腺癌细胞。和CLDN6pos肿瘤细胞系共培养之后,CLDN6-CAR T细胞分泌IFNγ升高,并上调T细胞活化分子。在NSG免疫缺陷小鼠中构建OV90肿瘤模型,和对照处理相比,CLDN6-CAR T细胞处理能使肿瘤在2周内消退。

图1 CLDN6-CAR结构示意图

CAR T细胞回输之后,能否在体内持续长期存在对于其临床效应的发挥有重要作用。在血液系统恶性肿瘤中,CAR T细胞能直接识别正常或者恶性B细胞上的抗原,它们可作为抗原提呈细胞为CAR T细胞提供强的增殖信号并促进CAR T细胞的存活【3】。然而,在实体瘤中,由于CAR T细胞很难到达实体瘤内部,且即使CAR T细胞识别到肿瘤细胞,但在肿瘤免疫抑制性的微环境中缺乏有效的增殖信号,所以实体瘤中CAR T细胞通常衰减很快【4】。因此,研究团队假设将CAR 靶标表达在淋巴组织中的专职提呈细胞中,将会在以适度激活的免疫环境中为相对应CAR T细胞提供增殖活化信号。研究团队从脂质体运载的RNA疫苗(liposomal antigen-encoding RNA,RNA-LPX)入手,来验证这种策略能否被应用于增强CAR T细胞的扩增(CAR-T cell Amplifying RNA Vaccine,CARVac)。体外实验表明编码CLDN6的 RNA-LPX(CLDN6-LPX)能被树突状细胞摄取在树突状细胞表面表达,诱导CLDN6 CAR-T细胞分泌细胞因子和增殖。体内尾静脉注射CLDN6 LPX,可以在脾脏树突状细胞和巨噬细胞表面而不是淋巴细胞表面检测到CLDN6的表达,也可以促进CLDN6-CAR-T细胞的增殖。

随后研究人员通过系列的体内实验证明,低剂量的CLDN6-LPX也可以有效地诱导CLDN6-CAR-T的大量扩增,且扩增的CLDN6-CAR-T细胞是具有完整功能的,具有较强的细胞因子分泌能力和细胞杀伤能力。最后,通过在小鼠中构建小鼠或者人肿瘤模型,研究人员发现CARVac都能有效的增强CAR T细胞对实体瘤的治疗效果,且CARVac可以减少CAR T细胞治疗的剂量,在减少毒性的同时维持CAR T细胞的存活,延长治疗起效时间(图2)

图2 CARVac可以有效增强CAR T治疗的疗效

总之,本研究证明CLDN6作为一个癌症细胞表面的抗原,可以作为实体瘤CAR T细胞治疗的靶点,同时CARVac RNA疫苗可以有效地改善CAR T细胞的在实体瘤中的抗肿瘤效应。

原文链接:https://science.sciencemag.org/content/early/2019/12/30/science.aay5967

 

1. Scarfò, I. and M.V. Maus, Current approaches to increase CAR T cell potency in solid tumors: targeting the tumor microenvironment. Journal for immunotherapy of cancer, 2017. 5: p. 28-28.

2. Turksen, K. and T.C. Troy, Claudin-6: a novel tight junction molecule is developmentally regulated in mouse embryonic epithelium. Developmental dynamics : an official publication of the American Association of Anatomists, 2001. 222(2): p. 292-300.

3. Porter, D.L., et al., Chimeric antigen receptor T cells persist and induce sustained remissions in relapsed refractory chronic lymphocytic leukemia. Science translational medicine, 2015. 7(303): p. 303ra139-303ra139.

4. O’Rourke, D.M., et al., A single dose of peripherally infused EGFRvIII-directed CAR T cells mediates antigen loss and induces adaptive resistance in patients with recurrent glioblastoma. Science translational medicine, 2017. 9(399): p. eaaa0984.

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