《科学·转化医学》:小巧但持久 这款新车

来源：奇点蛋糕2022-01-12 08:37

嵌合抗原受体T细胞疗法(CAR-T)在血液肿瘤治疗中独树一帜，效果极佳。虽然临床治疗的有效率很高，但效果的持久性一直是个大问题。以弥漫性大B细胞淋巴瘤(dll)为例，60-70%的患者在接受CD19靶向CAR-T治疗后，无法长期维持临床疗效。从过去大量的急性淋巴细胞白血病治疗案例可以看出，治疗失败的原因千差万别：抗原丢失。

嵌合抗原受体T细胞疗法(CAR-T)在治疗血液系统方面独具特色，效果极佳。虽然临床治疗的有效率很高，但效果的持久性一直是个大问题。

以弥漫性大B细胞淋巴瘤(dll)为例，60-70%的患者在接受CD19靶向CAR-T治疗后，无法长期维持临床疗效。从以往大量急性淋巴细胞的治疗案例可以看出，治疗失败的原因多种多样：抗原丢失、T细胞植入成功率不足、T细胞缺乏持久性等。

如何提高T细胞植入的成功率和持久性，从而改善CAR-T的缺陷，达到稳定的抗癌效果？

近日，《科学转化医学》杂志发表了美国宾夕法尼亚大学克里斯托弗加西亚和迈克尔米隆实验室在攻克这一难题方面的研究成果[1]。他们通过基因改造的手段设计了一对正交的IL-2配体受体对，使改造升级后的CAR-T细胞能够特异性提高着床率和抗性。

先回顾一下IL-2的前世。

调节免疫功能的细胞因子是免疫系统的重要组成部分。在T细胞释放的众多细胞因子中，IL-2是核心成员，可以通过自分泌和旁分泌途径调节T细胞的增殖和分化。由于这一特性，白细胞介素-2经常被用来辅助体外T细胞的扩增。然而，毒性是IL-2细胞因子治疗不能广泛应用于临床的障碍。

为了避免严重的副作用，Christopher Garcia的研究小组在2018年基于进化策略设计了小鼠体内IL-2配体受体的正交系统[2]。所谓正交配对是指经过突变修饰后，这一对受体配体具有特异性相互作用，且相互独立，不干扰野生型受体配体。

他们已经在小鼠身上证实，这种系统可以有效增强特异性表达正交受体的T细胞，同时不影响其他表达正常IL-2受体的细胞，不会像野生型IL-2那样对小鼠产生毒副作用。

那么这一成就能否在人类身上实现呢？

为了获得人IL-2的正交对，Garcia的研究组首先采用氨基酸替代法进行点突变。白细胞介素-2受体的白细胞介素-2R 链通过His133Asp和Tyr134Phe的点突变转化，成为与野生型白细胞介素-2失去结合能力的邻位白细胞介素-2R。

然后，修饰并筛选出相应的邻hIL-2。标准是与邻-hIL-2R高度相容，但野生型IL-2R被忽略。经过层层筛选，合成了小鼠和人序列中的所有突变，选出了最佳突变。邻hIL-2的特异性极高，不影响与IL-2R的结合。

接下来需要验证IL-2/IL-2R正交对的生物学功能是否健全。IL-2依赖细胞在表达邻-hIL-2R后，通过“喂养”邻-hIL-2可以正常生长，所需浓度与野生型IL-2相似。

众所周知，IL-2主要负责三种途径：JAK-STAT、PI3K/AKT/mTOR和MAPK/ERK。在转化的邻-hIL-2R CAR-T细胞中，邻-hIL-2对这些途径的激活和磷酸化水平与野生型IL-2相似。在Nalm6细胞的反复刺激下，经邻-Hil-2处理的邻-hIL-2R Car-T细胞可以继续正常生长并产生细胞因子。

那么，CAR-T在体内IL-2/IL-2R正交系统中的作用是什么呢？Garcia的研究小组使用B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)的移植肿瘤模型来评估邻-hIL-2剂量对邻-hIL-2R CAR-T功能的影响。

令人惊讶的是，大剂量的邻hIL-2(100000-250000 iu//天)可以使小鼠体重减轻甚至死亡。

在低剂量(25000 IU/天)的邻-hIL-2实验组中，T细胞产生的细胞因子(IFN、TNF)也有所增加。两周后，存活小鼠(4/5)中检测到的T细胞数量是对照组的80倍。而且，邻-hIL-2对促进T细胞植入率有特异性，仅对邻-hIL-2R T细胞有效。

那么，大剂量的正hIL-2杀死800个敌人，损失1000个的原因是什么呢？

首先排除邻-hIL-2本身有毒性的可能性：在无car-T的小鼠中，连续14天加入不同剂量的邻-hIL-2，均无任何毒性，说明毒性与CAR-T有关。

由于模型本身涉及过继转移，研究人员认为是外源性CAR-T引起的急性移植物抗宿主病(AGVHD)，aGVHD是T细胞通过TCR识别来自同种异体的多肽-MHC复合物后产生的免疫排斥反应。那么这种毒性aGVHD是由TCR介导的吗？

加西亚研究组用CRISPR-Cas9敲除TCR和亚基，CAR-T的抗性保持不变，高剂量邻-hIL-2引起的毒性无差异。说明毒性与TCR无关，所以也排除了aGVHD的可能。

排除上述两个因素，研究人员没有进一步探讨大剂量邻hIL2的毒性机制。然而，研究人员推测这可能与快速增殖的CAR-T释放的细胞因子有关。