Cell子刊：新研讨提醒双缺氧感应的CAR

2021年4月23日讯/BIOON/---人们对嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T）医治实体恶性肿瘤的前景发生了极年夜的趣味，多项临床实验正在进行中。然而，因为缺乏肿瘤特同性靶点，这些的范畴遭到了限定。一旦与抗原联合，CAR就会启动微弱的T细胞激活，随后通过通常包括CD3ζ和共刺激序列元件的细胞内旌旗灯号转导构造域对靶细胞进行杀伤。肿瘤特同性关于CAR疗法的胜利和平安使用至关紧张。静脉打针抗ErbB2 CAR-T细胞招致了转移性结肠癌患者呈现致命性毒反作用，由于CAR-T细胞在肺部激活后呈现了不受节制的细胞因子开释综合症（细胞因子风暴）。然而，ErbB受体仍旧是有吸引力的相关靶点，由于它们在许多癌症中都有表白或适度表白。

在一项新的研讨中，英国研讨职员研讨了应用肿瘤缺氧作为CAR-T细胞在肿瘤微情况（TME）中特同性激活的物理线索的机遇，此中肿瘤缺氧是年夜多半实体瘤的独特特征。他们发现，在严厉的缺氧感应平安开关（hypoxia-sensing safety switch）的节制下表白CAR，可以防止CAR-T细胞的非肿瘤组织在靶激活（on-target, off-tumor activation，即中靶激活），同时提供高效的抗肿瘤杀伤。这项研讨提供了一种办法来降服应用CAR-T细胞医治实体恶性的一个次要阻碍。相关研讨成果颁发在2021年4月20日的Cell Reports Medicine期刊上，论文题目为“Hypoxia-sensing CAR T cells provide safety and efficacy in treating solid tumors”。

为了研讨CAR-T细胞中靶激活的成绩，这些作者使用了第二代泛抗ErbB CAR T1E28z，即T4-CAR，它对9种能够的ErbB受体同源和异源二聚体中的8种具备特同性，并能跨越物种屏蔽，与人类和小鼠ErbB受体等效联合。T4-CAR独特表白一种嵌合细胞因子受体（4αβ），当与IL-4联合时，就将IL-2/IL-15旌旗灯号通报到细胞外构造域，从而提供了一种在体外扩增时选择性地富集CAR-T细胞的办法，而不影响这些细胞的CAR依赖性杀伤才能。T4-CAR已被证实仇家颈部鳞状细胞癌（HNSCC）患者的瘤内递送是平安的，但医治转移性疾病的患者必要静脉打针。

然而，在临床前，将人T4-CAR-T细胞输注到携带表白ErbB1-4的HN3肿瘤的NSG小鼠体内，可招致致命的毒性，这些植物的体重迅速降低便是证实。正如在临床上察看到的那样，这些小鼠的血液阐发显示了细胞因子风暴的证据。通过使用亚致死剂量的同时表白荧光素酶（Luc）的CAR-T细胞，这些作者评价了这些细胞在静脉输注后的急性生物散布。成像显示，年夜部门注入的CAR-T细胞凑集在肺部和肝脏，而只有少数细胞达到肿瘤，虽然肿瘤细胞上有ErbB1-4的表白。对ErbB1-4 mRNA表白的阐发证明，一切四种受体（即ErbB1-4）都在一切紧张器官中表白，包含在肺部和肝脏。颠末T4-CAR-T细胞贯注的小鼠的肝脏和肺部组织的苏木精和伊红（H E）染色切片显示存在髓样细胞浸润，标明这些组织中存在CAR介导的炎症。这些数据标明，肝脏和肺部是外CAR T细胞激活的两种症结器官。

静脉打针的T4-CAR-T细胞会惹起安康器官的炎症，图片来自Cell Reports Medicine, 2021, doi:10.1016/j.xcrm.2021.100227。

为了开辟一种严厉的缺氧调控的CAR表白体系，这些为T4-CAR开辟了一种双缺氧感应办法。这是通过在CAR上附加缺氧诱导因子HIF1α羧基末尾长203个氨基酸的氧依赖性降解构造域（oxygen-dependent degradation domain, ODD）来完成的，同时在的长末尾反复序列（LTR）加强区批改CAR的启动子，使其包括一系列间断的9个缺氧反馈元件（9xHRE），从而许可HIF1α介导的CAR转录。这种称为HypoxiCAR的CAR在体外显示了CAR分子在人类T细胞细胞外表上的严厉的缺氧特同性表白。表白HypoxiCAR的T细胞（下称HypoxiCAR-T细胞）在低氧（0.1% O2）前提下激活时，每个细胞表白的CAR分子与构成型T4-CAR-T细胞相称。现实证实，整入HypoxiCAR的双缺氧感应体系优于9xHRE盒（9xHRE cassette）或ODD的单缺氧感应模块，后者在常氧前提下表示出CAR表白和细胞杀伤的不严密性。使用双缺氧感应体系的HypoxiCAR的表白严厉限定在缺氧情况中，同时也是高度动静的，这代表了一种可以以O2依赖的方式开启和敞开的开关。

这种双缺氧感应体系作为一种完成癌症选择性免疫医治的替代办法，应用了肿瘤微情况的最固有的特征之一：缺氧。它取得了令人服气的抗肿瘤疗效，同时打消了辨认正常组织中多个靶点时呈现的中靶毒性。渗入肿瘤微情况的T细胞可以向外迁徙，这突出了一个潜在的平安成绩：感应缺氧的HypoxiCAR-T细胞有能够从新进入安康的常氧组织。然而，CD8+T细胞迁徙已被证实在遇到表白其同源抗原的肿瘤细胞时结束，这标明，当HypoxiCAR-T细胞表白它们的CAR并与表白ErbB受体的肿瘤细胞打仗时，它们向外迁徙的才能能够遭到限定。此外，依据这些作者的体外察看，CAR的表白在能够分开肿瘤时迅速削减，从而年夜年夜限定了注入的CAR T细胞在外被激活的危险。