背景介绍

嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法，即 CAR-T，通过靶向谱系特异性表面标记分子在某些血液系统恶性肿瘤中显示了无与伦比的临床疗效。然而，由于缺乏高特异的抗原靶点和肿瘤浸润和活性差，CAR-T 细胞免疫疗法在实体肿瘤上大多是无效的。

目前，多数被 CAR-T 细胞靶向的实体肿瘤抗原是与肿瘤相关的，而不是肿瘤特异性的，这也就意味着它们不单单在肿瘤上高表达，其在正常组织中也存在低表达，这可能是导致严重的副作用的根源。

因此，在细胞治疗中，发现新的肿瘤特异性抗原或其他肿瘤相关抗原配对的抗原组合能够更特异地识别肿瘤是特别具有意义的。除了增强肿瘤识别能力，CAR-T 细胞的表型特征和状态也可以极大地影响它们的治疗效力。与终末效应类 CAR-T 细胞相比，具有更长记忆表型的 CAR-T 细胞表现出更显著的抗肿瘤疗效，这也强调了 CAR-T 细胞持续活性对临床治疗的重要性。

Tonic signaling 是 CAR 的特定结构，可以促进在抗原结合前受体聚集，因此有科学家提出：暂时中止 CAR 信号或减少 Tonic signaling 能够增强抗肿瘤活性。

2021 年 4 月 29 日，来自加利福尼亚大学的两个团队在 Science Translational Medicine 背靠背发表了题为「SynNotch-CAR T cells overcome challenges of specificity, heterogeneity, and persistence in treating glioblastoma」和「SynNotch CAR circuits enhance solid tumorrecognition and promote persistent antitumor activity in mouse models」的研究性文章，两项研究报道了一种新开发的高度特异性的 CAR-T 细胞 (synNotch CAR-T)，实验结果表明它能够安全地清除患有间皮瘤、卵巢癌和致命的脑癌胶质母细胞瘤老鼠模型中的实体肿瘤，同时比传统的 CAR-T 细胞维持更久和抗肿瘤效果更好。

图片来源：Science Translational Medicine

主要研究内容

两项研究的结果均表明，新构建的 synNotch CAR-T 细胞可以将危险副作用的风险最小化，并解决传统 CAR-T 细胞免疫治疗在临床中对实体肿瘤的不良表现。

首先，为了解决传统 CAR-T 细胞免疫治疗胶质母细胞瘤的瓶颈，Joseph H. Choe 和他的同事为 synNotch-CAR-T 细胞设计了新的「启动 - 关闭」分子回路，该回路整合了多种「不完美」肿瘤抗原的受体，包括胶质母细胞瘤细胞上的 EGFRvIII 受体或组织特异性蛋白 MOG 等，只有当所有的抗原都存在时，受体才启动并激活 CAR-T 细胞，这也就意味着这种 CAR-T 细胞只针对神经系统中的癌细胞。

通过整合来自多个抗原和多个细胞的信息，这些回路本质上提高了精细识别肿瘤这一复杂组织的能力，从而可以更安全、更精确地识别和攻击肿瘤。

实验结果表明，EGFRvIII-synNotch -a-EphA2/IL13Ra2 CAR-T 细胞能够有效和完全清除 GBM6 肿瘤，而不会杀死周围的正常组织或体内其他缺少共定位引物抗原的 EphA2 - 或 IL13Ra2 阳性细胞。

这项研究的另一项发现是，组织特异性抗原，如 MOG，其表达仅限于中枢神经系统，可以作为 T 细胞免疫治疗的多重抗原靶向识别标志之一。

研究结果表明，表达 a-MOG synNotch 受体的 T 细胞可以通过内源性表达的 MOG 在中枢神经系统内有效而特异地启动。此外，如果这些细胞被诱导表达 a-EphA2/IL13Ra2 CAR，那么它们只杀死中枢神经系统内表达 CAR 抗原的细胞而不是那些植入中枢神经系统外的细胞。

因此，这种基于组织特异性的启动方法绕过了癌症特异性引物的需要，可以用于 EGFRvIII 阴性的神经母胶质瘤。

总之，这一研究表明 synNotch-CAR-T 细胞在不影响其他组织的情况下有效地缩小了小鼠胶质母细胞瘤。

类似地，Axel Hyrenius-Wittsten 和同事则设计了带有特异识别 ALPPL2 受体的 synNotch-CAR-T 细胞，ALPPL2 是一种专门出现在某些实体肿瘤上的蛋白质，如间皮瘤、卵巢肿瘤等。

ALPPL2 可以作为 CAR 治疗的唯一靶点，亦可以与其他肿瘤相关抗原如黑色素瘤细胞粘附分子 (MCAM) 、间皮素或人表皮生长因子受体 2 (HER2) 在 synNotch CAR 组合抗原回路中联合应用。

后续的小鼠肿瘤模型实验结果证明，该设计在间皮瘤和卵巢癌小鼠模型中显示了强大的肿瘤清除能力，并显著延长了小鼠的生存，这种抗肿瘤效果大大优于传统的 CAR-T 细胞免疫治疗。

此外，与传统细胞相比，synNotch-CAR-T 细胞也显示出更少的 T 细胞衰竭。其内在的分子机制可能是 synNotch CAR 的表达维持了 T 细胞在治疗前的干细胞性，因此使得其在发挥治疗效果时大量扩展并且在体内维持较长的时间。

研究总结及局限

总而言之，上述两项研究报道了 synNotch-CAR-T 在细胞免疫疗法中的显著效果。

研究人员利用之前被认为是非特异的靶点，然后设计不同的靶点组合修饰 T 细胞，形成新型的 CAR-T 免疫疗法。实验数据表明，通过将非特异的多个靶点连接到集成的多抗原识别 T 细胞中，在临床前模型中优于传统 CAR-T 细胞，并能够有效消除实体肿瘤细胞，具有巨大的临床应用潜能。

尽管如此，我们仍需要清晰地认识到该方法的局限性，1）这种多抗原识别回路的策略是基于现有的基因表达数据构建的，而这些数据在分辨率上并不能达到单个细胞水平；2）基因表达和蛋白质表达有时候并不同步；3）两项研究均使用了免疫缺陷小鼠模型，这大大限制了 synNotchCAR T 细胞和人体真实肿瘤微环境之间相互作用的探索，距离应用到临床患者仍有很大改善空间。

但不管怎样，我们还是看到了细胞免疫疗法的进步。

本文首发：丁香学术

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参考资料：

1、 Choe et al., Sci. Transl. Med. 13, eabe7378 (2021)

2、 Hyrenius-Wittsten et al., Sci. Transl. Med. 13, eabd8836 (2021)