Nature Medicine：癌症免疫治疗反应的新标志物

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题目：Distinct cellular dynamics associated with response to CAR-T therapy for refractory B cell lymphoma

期刊：Nature Medicine

IF：87.241

发表时间：2022年9月12日

通讯作者单位：布罗德研究所

DOI：https://doi.org/10.1038/s41591-022-01959-0

主要内容：

利用全面的单细胞分析，揭示了与淋巴瘤患者的持久反应有关的CAR T细胞的分子表型，并强调了CAR调节性T细胞在介导抗性方面的作用。

靶向CD19的嵌合抗原受体(CAR)T细胞治疗产品对复发或难治性B细胞恶性肿瘤患者显示出前所未有的疗效。然而，超过一半的治疗患者最终会复发，这促使人们对CAR T细胞治疗的抗性机制进行研究。在本期《自然医学》杂志中，作者使用单细胞转录组分析，以确定与接受axicabtagene ciloleucel（ax-cel）治疗的大B细胞淋巴瘤患者的反应和毒性相关的细胞表型（在输液产品或输液后外周血单核细胞中）。其他发现也巧妙地划分了CAR构建体的制造工艺和设计的影响及其与临床结果的关系。

尽管axi-cel都来自自体T细胞，并使用相同的抗体克隆靶向CD19，但它们在几个方面有所不同。主要区别包括CAR分子的设计，用于CAR转导的逆转录病毒（axi-cel）与慢病毒（tisa-cel）。新鲜的（axi-cel）与冷冻的（tisa-cel）白血球产品作为起始材料，以及其他制造条件，如T细胞激活过程和培养液中使用的细胞因子。此外，白血球产品中T细胞的表型和功能在不同患者之间也有明显的差异，而且可能受到疾病特征、以前的治疗方法和宿主因素的影响。这些差异共同导致了不同CAR T细胞产品和使用相同产品治疗的不同患者之间的异质性--这已被确定为这些疗法的反应和毒性的重要决定因素6,7。Haradhvala等人在单细胞水平上进行的全面分析为CAR T细胞与临床结果相关的分子表型提供了额外的见解。

Haradhvala等人利用输液产品和输液前后的外周血单核细胞的单细胞转录组测序，发现阿西卡的输液产品中CAR调节性T细胞（Treg细胞）的数量适度增加与复发有关。CAR Treg细胞是在生产过程中无意中产生的，因为没有选择过程将它们从白血病产品的异质T细胞群中排除。利用优雅的体外和体内模型，作者表明，用任一CAR构建体产生的CAR Treg细胞都能抑制传统CAR T细胞的抗肿瘤活性。此外，他们在人类身上显示，CAR设计的差异，特别是tisa-cel和axi-cel之间的CAR的成本刺激域，与注入后立即的细胞动力学和细胞命运的差异有关。尽管两种类型的CAR产品在输注后都显示出激活和细胞增殖的证据，但axi-cel中的CD8+细胞在第7天显示出激活标记PDCD1和检查点调节器SLAMF6更强的上调，与CD28信号相关的快速激活一致。作者还发现，输液产品衍生的罕见中央记忆样CD8+T细胞扩展和分化为IL7R+效应记忆T细胞与对tisa-cel的持久反应有关，而对axi-cel的反应则与异质细胞群有关。

Treg细胞是免疫反应的重要调节器，参与了一些生理和病理过程，包括自身免疫、慢性感染、过敏、器官移植和肿瘤免疫。上述来自患者样本的研究结果证实了之前在小鼠异种移植模型中的研究，该研究显示，被修饰为表达CD19 CAR的天然Treg细胞会游走到肿瘤部位，并为CAR T效应细胞创造一个敌对的微环境，限制其功能。另外，正如Haradhvala等人所指出的，在一个外部单细胞数据集中观察到无反应者的Treg细胞数量较多的趋势，这进一步验证了CAR Treg细胞对影响临床疗效的重要性。

总之，这些发现对CAR T细胞疗法的发展具有重要的意义，因为它为优化制造工艺和/或CAR设计提供了信息。例如，我们可以假设，在CAR转导前耗尽白血球产品中的Treg细胞，或选择特定的T细胞亚群来生成CAR T细胞，可能会提高CAR T细胞疗法的疗效。Haradhvala等人也表明，tisa-cel中的Treg细胞明显少于axi-cel输注产品。作者推测，与用于生成axi-cel的新鲜白血球产品相比，用于生成tisa-cel的冷冻白血球产品可能导致Treg细胞数量减少。然而，CAR T细胞制造过程的改变需要在设计良好的临床试验中进行前瞻性研究， Treg细胞的耗竭是否会增加与CAR T细胞治疗相关的嗜血细胞淋巴组织增生症（一种严重的炎症反应）的风险也是一个潜在的问题。

Haradhvala等人所揭示的输液后扩增和分化的时间动态差异--取决于CD28和4-1BB成本刺激域--可能对自体和异体细胞产品的CAR设计有影响。因为异体CAR T细胞产品一般不会长期存在，由CD28成本刺激域诱导的更快速的扩展和分化可能在疗效方面有潜在的优势。相比之下，4-1BB共刺激结构域提供的较低的扩增峰值和较长的持久性可能会减少自体CAR T细胞的急性毒性发生率。

最近的一项研究指出，CAR T细胞的循环水平与治疗后肿瘤微环境的变化有关--与无反应者相比，反应者的IL-15（一种关键的T细胞生长因子）、IFNγ调控基因和细胞毒性T细胞活性增加。因此，未来的研究应包括对输注CAR T细胞后肿瘤微环境的动态变化进行同步分析。最终，了解输注后CAR T细胞如何在患者体内动态分化并改变其表型，将使我们能够开发出更有效、更安全的CAR T细胞疗法。考虑到这一点，Haradhvala等人所使用的全面的单细胞分析，可作为评估和比较未来新设计的CAR T细胞产品的模型。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41591-022-01959-0

转自：“医学科研小坑”微信公众号

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