背景介紹

嵌合抗原受體 T 細胞免疫療法，即 CAR-T，通過靶向譜系特異性表面標記分子在某些血液系統惡性腫瘤中顯示了無與倫比的臨牀療效。然而，由於缺乏高特異的抗原靶點和腫瘤浸潤和活性差，CAR-T 細胞免疫療法在實體腫瘤上大多是無效的。

目前，多數被 CAR-T 細胞靶向的實體腫瘤抗原是與腫瘤相關的，而不是腫瘤特異性的，這也就意味着它們不單單在腫瘤上高表達，其在正常組織中也存在低表達，這可能是導致嚴重的副作用的根源。

因此，在細胞治療中，發現新的腫瘤特異性抗原或其他腫瘤相關抗原配對的抗原組合能夠更特異地識別腫瘤是特別具有意義的。除了增強腫瘤識別能力，CAR-T 細胞的表型特徵和狀態也可以極大地影響它們的治療效力。與終末效應類 CAR-T 細胞相比，具有更長記憶表型的 CAR-T 細胞表現出更顯著的抗腫瘤療效，這也強調了 CAR-T 細胞持續活性對臨牀治療的重要性。

Tonic signaling 是 CAR 的特定結構，可以促進在抗原結合前受體聚集，因此有科學家提出：暫時中止 CAR 信號或減少 Tonic signaling 能夠增強抗腫瘤活性。

2021 年 4 月 29 日，來自加利福尼亞大學的兩個團隊在 Science Translational Medicine 背靠背發表了題爲「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，兩項研究報道了一種新開發的高度特異性的 CAR-T 細胞 (synNotch CAR-T)，實驗結果表明它能夠安全地清除患有間皮瘤、卵巢癌和致命的腦癌膠質母細胞瘤老鼠模型中的實體腫瘤，同時比傳統的 CAR-T 細胞維持更久和抗腫瘤效果更好。

圖片來源：Science Translational Medicine

主要研究內容

兩項研究的結果均表明，新構建的 synNotch CAR-T 細胞可以將危險副作用的風險最小化，並解決傳統 CAR-T 細胞免疫治療在臨牀中對實體腫瘤的不良表現。

首先，爲了解決傳統 CAR-T 細胞免疫治療膠質母細胞瘤的瓶頸，Joseph H. Choe 和他的同事爲 synNotch-CAR-T 細胞設計了新的「啓動 - 關閉」分子迴路，該回路整合了多種「不完美」腫瘤抗原的受體，包括膠質母細胞瘤細胞上的 EGFRvIII 受體或組織特異性蛋白 MOG 等，只有當所有的抗原都存在時，受體才啓動並激活 CAR-T 細胞，這也就意味着這種 CAR-T 細胞只針對神經系統中的癌細胞。

通過整合來自多個抗原和多個細胞的信息，這些迴路本質上提高了精細識別腫瘤這一複雜組織的能力，從而可以更安全、更精確地識別和攻擊腫瘤。

實驗結果表明，EGFRvIII-synNotch -a-EphA2/IL13Ra2 CAR-T 細胞能夠有效和完全清除 GBM6 腫瘤，而不會殺死周圍的正常組織或體內其他缺少共定位引物抗原的 EphA2 - 或 IL13Ra2 陽性細胞。

這項研究的另一項發現是，組織特異性抗原，如 MOG，其表達僅限於中樞神經系統，可以作爲 T 細胞免疫治療的多重抗原靶向識別標誌之一。

研究結果表明，表達 a-MOG synNotch 受體的 T 細胞可以通過內源性表達的 MOG 在中樞神經系統內有效而特異地啓動。此外，如果這些細胞被誘導表達 a-EphA2/IL13Ra2 CAR，那麼它們只殺死中樞神經系統內表達 CAR 抗原的細胞而不是那些植入中樞神經系統外的細胞。

因此，這種基於組織特異性的啓動方法繞過了癌症特異性引物的需要，可以用於 EGFRvIII 陰性的神經母膠質瘤。

總之，這一研究表明 synNotch-CAR-T 細胞在不影響其他組織的情況下有效地縮小了小鼠膠質母細胞瘤。

類似地，Axel Hyrenius-Wittsten 和同事則設計了帶有特異識別 ALPPL2 受體的 synNotch-CAR-T 細胞，ALPPL2 是一種專門出現在某些實體腫瘤上的蛋白質，如間皮瘤、卵巢腫瘤等。

ALPPL2 可以作爲 CAR 治療的唯一靶點，亦可以與其他腫瘤相關抗原如黑色素瘤細胞粘附分子 (MCAM) 、間皮素或人表皮生長因子受體 2 (HER2) 在 synNotch CAR 組合抗原迴路中聯合應用。

後續的小鼠腫瘤模型實驗結果證明，該設計在間皮瘤和卵巢癌小鼠模型中顯示了強大的腫瘤清除能力，並顯著延長了小鼠的生存，這種抗腫瘤效果大大優於傳統的 CAR-T 細胞免疫治療。

此外，與傳統細胞相比，synNotch-CAR-T 細胞也顯示出更少的 T 細胞衰竭。其內在的分子機制可能是 synNotch CAR 的表達維持了 T 細胞在治療前的幹細胞性，因此使得其在發揮治療效果時大量擴展並且在體內維持較長的時間。

研究總結及侷限

總而言之，上述兩項研究報道了 synNotch-CAR-T 在細胞免疫療法中的顯著效果。

研究人員利用之前被認爲是非特異的靶點，然後設計不同的靶點組合修飾 T 細胞，形成新型的 CAR-T 免疫療法。實驗數據表明，通過將非特異的多個靶點連接到集成的多抗原識別 T 細胞中，在臨牀前模型中優於傳統 CAR-T 細胞，並能夠有效消除實體腫瘤細胞，具有巨大的臨牀應用潛能。

儘管如此，我們仍需要清晰地認識到該方法的侷限性，1）這種多抗原識別迴路的策略是基於現有的基因表達數據構建的，而這些數據在分辨率上並不能達到單個細胞水平；2）基因表達和蛋白質表達有時候並不同步；3）兩項研究均使用了免疫缺陷小鼠模型，這大大限制了 synNotchCAR T 細胞和人體真實腫瘤微環境之間相互作用的探索，距離應用到臨牀患者仍有很大改善空間。

但不管怎樣，我們還是看到了細胞免疫療法的進步。

本文首發：丁香學術

策劃：GoEun，梅浙
投稿與合作：[email protected]

參考資料：

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

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