Nat Immunol | 浙江大学张进团队开发具有抗肿瘤功效的​嵌合抗原受体巨噬细胞

嵌合抗原受体(CAR) T细胞疗法已经成功地治疗了血液系统恶性肿瘤。巨噬细胞作为一种免疫疗法也因其免疫调节能力以及浸润实体瘤和吞噬肿瘤细胞的能力而受到关注。第一代基于CD3ζ的CAR-巨噬细胞能够以抗原依赖的方式吞噬肿瘤细胞。

2023年11月27日，浙江大学张进团队在Nature Immunology（IF=31）在线发表题为“A second-generation M1-polarized CAR macrophage with antitumor efficacy”的研究论文，该研究设计了诱导多能干细胞衍生的巨噬细胞(iMACs)，使其具有toll样受体4细胞内toll/IL-1R (TIR)结构域的CARs，从而显著增强了第一代CAR-巨噬细胞的抗肿瘤作用。

此外，CD3ζ-TIR双信号CAR的设计使iMACs具有靶吞噬能力、抗原依赖的M1极化和依赖核因子κB (NF-κB)的M2抗性，以及调节肿瘤微环境的能力。该研究揭示了CAR诱导的胞葬作用对肿瘤细胞凋亡小体的肿瘤细胞消除机制。综上所述，该研究提供了第二代CAR-iMAC，与第一代CAR-巨噬细胞相比，它具有正交吞噬和极化的能力，在治疗实体肿瘤方面具有优越的抗肿瘤功能。

以嵌合抗原受体(CAR) T细胞为代表的癌症免疫细胞疗法在B细胞白血病/淋巴瘤和其他血液系统恶性肿瘤中取得了巨大成功。虽然治疗细胞已被设计成精确靶向实体瘤抗原，但实体瘤的免疫细胞治疗仍有待进一步研究。迄今为止，包括免疫抑制肿瘤微环境(TME)的耗竭、向致密细胞外基质的有限浸润、脱靶效应、抗原逃逸和肿瘤内的异质性在内的挑战被广泛认为是成功治疗实体瘤的主要障碍。

引入促炎或M1样巨噬细胞或将M2-转化为M1样巨噬细胞是一种可行的抗肿瘤策略。目前，使用基因工程巨噬细胞的临床前和临床研究正在进行中。由于工程巨噬细胞的大量可用性、稳定性和标准化，诱导多能干细胞(iPSC)衍生的巨噬细胞(iMACs)已被用作一种有价值的替代解决方案。先前的工作已经验证了生产CAR-iMACs的可行性，并证明了CAR-iMACs在治疗血癌中的CAR依赖性激活。然而，第一代CAR从CAR-T细胞中借用了含有CD3ζ活化结构域的CAR- T细胞，该结构域负责巨噬细胞吞噬的效应细胞功能。理论上，使巨噬细胞向持久的M1样促炎状态极化是不可行的。因此，设计一种新的巨噬细胞特异性CAR (M-CAR)，赋予CAR-iMACs吞噬能力和极化功能，将有助于对抗实体癌症。

第二代CAR的示意图（图源自Nature Immunology ）

TLRs是一种模式识别受体(PRRs)，通过识别不同的病原体相关分子模式(PAMPs)参与免疫调节。TLR4是典型的TLR成员，广泛表达于骨髓细胞如巨噬细胞。一旦识别脂聚糖(LPS)， TLR4通过其toll/IL-1R (TIR)信号转导域与适配器分子相互作用，导致核因子κB (NF-κB)/p65的核易位，促进促炎细胞因子如白细胞介素(IL)-1A、IL- 1b、IL-6、IL-12、趋化因子(C-C基序)配体8 (CCL8)和肿瘤坏死因子(TNF) 34-40的表达。基于TLR4的生物学机制，作者假设在CAR中引入TLR4的细胞内TIR结构域可以刺激和维持iMACs参与抗原后的M1样表型，提高抗肿瘤效果。

该研究通过整合细胞内 CD3ζ 和 TIR 结构域来构建抗原靶向 M-CAR，从而开发了第二代 M-CAR。用第二代M-CAR对iMACs进行遗传修饰，在两种不同实体瘤模型中显著提高了CAR和抗原依赖的体外和体内抗肿瘤功效。进一步的细胞和分子分析以及全面的单细胞RNA-seq (scRNA-seq)评估表明，其潜在机制是TIR以NF-κB通路依赖的方式促进M1样促炎状态和抑制M2样状态。值得注意的是，还发现了CAR-iMACs介导的胞吐作用的抗肿瘤机制，包括诱导靶肿瘤细胞凋亡和CAR-iMACs吞噬肿瘤细胞碎片中的凋亡小体。因此，该研究已经建立了第二代CAR-iMACs的概念验证，并为未来基于骨髓细胞的实体瘤免疫细胞疗法的作用机制提供了见解。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41590-023-01687-8

转自：“iNature”微信公众号

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