帶有條形碼修飾基因的工程T細(xì)胞接近腫瘤細(xì)胞。

FDA批準(zhǔn)的首個基因療法是活的藥物:從癌癥患者身上提取的免疫細(xì)胞，設(shè)計成靶向腫瘤細(xì)胞。然而，對于許多患者來說，這些先進(jìn)的治療方法并不能帶來持久的緩解?，F(xiàn)在，紐約基因組中心(New York Genome Center)和紐約大學(xué)(New York University)的科學(xué)家們開發(fā)了一個基因篩選平臺，以識別能夠增強(qiáng)免疫細(xì)胞的基因，使它們更持久，并提高它們根除腫瘤細(xì)胞的能力。研究人員在《自然》(Nature)雜志上描述了合成基因程序的發(fā)現(xiàn)，該程序深刻地重組了一種名為T細(xì)胞的特殊免疫細(xì)胞，使它們更有效地發(fā)現(xiàn)和抗擊癌細(xì)胞。

該研究團(tuán)隊由紐約基因組中心核心教員、紐約大學(xué)生物學(xué)助理教授、紐約大學(xué)格羅斯曼醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)和生理學(xué)助理教授Neville Sanjana博士領(lǐng)導(dǎo)，分析了來自人類供體的多個T細(xì)胞亞群中近12000個不同基因的影響。這項大規(guī)?；蚝Y查的目的是準(zhǔn)確識別那些使T細(xì)胞增殖的基因，并了解這些基因如何影響與抗癌相關(guān)的免疫細(xì)胞功能的其他方面。

以前的T細(xì)胞工程主要是通過仔細(xì)選擇癌癥或組織特異性蛋白(抗原)來靶向特定類型的腫瘤。自30多年前首次開發(fā)以來，嵌合抗原受體(CAR)-T細(xì)胞療法已被證明在靶向血癌細(xì)胞方面非常有效，導(dǎo)致了多種CAR-T療法獲批。CAR-T細(xì)胞的表面有抗原受體，可以識別癌細(xì)胞上的特定蛋白質(zhì)，從而鎖定并摧毀它們。一些患者在接受CAR-T細(xì)胞治療后甚至十年都沒有癌癥，因?yàn)樵缭趲啄昵耙氲腡細(xì)胞仍在發(fā)揮作用。但是生物醫(yī)學(xué)面臨的主要挑戰(zhàn)之一是理解為什么大多數(shù)接受CAR-T細(xì)胞治療的癌癥患者不能獲得持久的緩解。

通過將篩選出來的修飾基因與現(xiàn)有的CARs結(jié)合，研究人員能夠改造T細(xì)胞，使其更有效地消除腫瘤細(xì)胞。其中一種特殊的修飾基因，淋巴細(xì)胞毒素受體(LTBR)，就像青春的分子噴泉:有了LTBR, T細(xì)胞就可以繁殖，有更多的年輕細(xì)胞，更多的類似干細(xì)胞的細(xì)胞，并且抵抗隨著時間的推移而衰竭。添加LTBR也會導(dǎo)致T細(xì)胞分泌更多的細(xì)胞因子，這對T細(xì)胞的抗腫瘤活性至關(guān)重要。細(xì)胞因子在使T細(xì)胞更好地與體內(nèi)其他免疫細(xì)胞溝通并協(xié)同攻擊癌癥方面發(fā)揮著重要作用。有趣的是，LTBR通常在T細(xì)胞中不表達(dá)，這突出了基因組規(guī)模的篩選來發(fā)現(xiàn)激活全新細(xì)胞程序的基因的能力。

他們開發(fā)的新方法——Oversite seq——允許研究人員測試不同修飾基因?qū)細(xì)胞狀態(tài)的影響，包括每個基因的表達(dá)、細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)以及每個細(xì)胞表達(dá)的獨(dú)特T細(xì)胞受體（克隆型）。Oversite seq為研究人員提供了每個修飾基因如何增強(qiáng)T細(xì)胞活性的詳細(xì)圖片，并在一個單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中對所有排名靠前的基因進(jìn)行了增強(qiáng)。對于LTBR來說，這產(chǎn)生了一個早期線索，即大量基因正在發(fā)生變化，這導(dǎo)致研究人員進(jìn)一步確定了一種被稱為NF-kB的研究充分的基因表達(dá)調(diào)節(jié)劑，驅(qū)動了其中許多變化。這種LTBR驅(qū)動的深度重編程也見于所謂的非常規(guī)T細(xì)胞，如γδT細(xì)胞，其豐度低于常規(guī)T細(xì)胞，但可針對更多樣化的腫瘤。

該團(tuán)隊還將一些頂級的基因修飾劑與CARs相結(jié)合，類似于兩種現(xiàn)有的FDA批準(zhǔn)的血癌治療方法:Tisagenelecluel（Kymriah）和Axicabatagene ciloleucel（Yescarta）。幾乎所有被測試的調(diào)節(jié)劑都增強(qiáng)了CAR-T反應(yīng)，包括LTBR。由于來自癌癥患者的T細(xì)胞與來自健康捐贈者的T細(xì)胞相比處于較差的狀態(tài)，研究人員還想測試LTBR使癌癥患者的T細(xì)胞恢復(fù)活力的能力。他們將LTBR和CAR結(jié)合到診斷為彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤(一種血癌)的患者的功能失調(diào)的T細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)了類似的T細(xì)胞功能增強(qiáng)，這表明該技術(shù)可以作為一種優(yōu)化的臨床治療。

研究團(tuán)隊還表明，用修飾基因增強(qiáng)的T細(xì)胞不僅能更好地根除白血病，還能根除胰腺癌細(xì)胞。這些結(jié)果不僅有助于開發(fā)更大范圍的針對血癌的增強(qiáng)型CAR-T療法，而且有助于它們在靶向?qū)嶓w瘤方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，在這一領(lǐng)域，建立有效的CAR-T免疫療法更具挑戰(zhàn)性。

研究評論

該研究的資深作者Sanjana博士解釋說:“迄今為止，T細(xì)胞的基因工程一直專注于尋找新的抗原或新的CARs。我們采取了一種截然不同的方法:與其改變抗體，不如嘗試加入基因，將T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為更具攻擊性的抗癌細(xì)胞。這些修飾基因在血癌中工作得很好，我們相信它們可能會在多種抗原和實(shí)體腫瘤中發(fā)揮作用。”

“我們的目標(biāo)是利用現(xiàn)有的免疫療法，使其變得更好。我們很驚訝，LTBR如此顯著地增強(qiáng)了CAR療法。這是邁向下一代CAR-T細(xì)胞治療發(fā)展的重要一步?！痹撗芯康牡谝蛔髡進(jìn)ateusz Legut博士說，他是Sanjana實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員。研究小組發(fā)現(xiàn)，添加LTBR可以重新連接T細(xì)胞的基因組，從而觸發(fā)許多其他增強(qiáng)T細(xì)胞功能的基因的表達(dá)。該團(tuán)隊通過將基因過表達(dá)篩查與單細(xì)胞基因組學(xué)相結(jié)合，能夠快速了解LTBR和類似修飾基因的作用。

“最令人興奮的方面是LTBR和其他高排名基因改善了嵌合抗原受體T細(xì)胞和γδ T細(xì)胞的抗原特異性應(yīng)答。如果在體外和臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，這可能對未來CAR-T細(xì)胞治療淋巴惡性腫瘤和其他癌癥具有深遠(yuǎn)的意義，”該研究的合著者Catherine Diefenbach醫(yī)學(xué)博士說。

Cardiff大學(xué)醫(yī)學(xué)院的T細(xì)胞和免疫治療專家Andrew Sewell博士沒有參與這項研究，他指出，“T細(xì)胞功能增強(qiáng)篩查有很大潛力揭示如何使免疫治療更成功——尤其是在目前的CAR T細(xì)胞治療效果不佳的實(shí)體癌中?！?/p>