去除肿瘤细胞的“糖衣”

来源：生物探索2022-02-12 11:09

通过基因工程技术激活T细胞，安装一种定位和导航肿瘤的装置——肿瘤嵌合抗原受体(CAR)，可以将T细胞这种常见的武器转化为“特殊武器”，即CAR-T细胞。CAR-T是治疗B细胞恶性肿瘤的有效方法，但在实体瘤中疗效有限。这些限制性因素包括：肿瘤部位T细胞迁移和浸润不足，抑制信号持续存在，肿瘤限制性抗原。

通过基因工程技术激活T细胞，安装一种定位和导航肿瘤的装置——肿瘤嵌合抗原受体(CAR)，可以将T细胞这种常见的武器转化为“特殊武器”，即CAR-T细胞。CAR-T是治疗B细胞恶性肿瘤的有效方法，但在实体瘤中疗效有限。这些限制因素包括：肿瘤部位T细胞迁移和浸润不足，抑制信号持续存在，肿瘤限制抗原缺乏。此外，CAR-T疗法的治疗潜力还取决于CAR-T与细胞之间溶解免疫突触(IS)的形成。

糖基化是最常见的蛋白质修饰之一，产物呈糖蛋白形式。糖蛋白与蛋白质的天冬酰胺或丝氨酸或苏氨酸残基共价连接。与正常细胞相比，肿瘤细胞往往表现出异常的糖基化，形成极其多样的胞外多糖外壳。这种多糖包被可能通过屏蔽免疫细胞的表位或干扰免疫细胞的功能而对抗肿瘤反应产生不良影响。B16n-聚糖分支是肿瘤细胞最常见的突变之一，这种糖基化修饰是N-乙酰氨基葡萄糖转移酶V(由MGAT5基因编码)活性增加的结果。MGAT5的表达受Ras-Raf-Ets信号通路正向调控，在肿瘤中通常异常激活，直接参与肿瘤的生长、侵袭和转移。各种模型证明与生存率下降、预后不良有关。

来自意大利的研究人员发现，细胞外N-聚糖在各种肿瘤中的表达丰度与CAR-T细胞的杀伤程度呈负相关。通过敲除胰腺癌(PAC)中的MGAT5，他们发现N-聚糖可以干扰免疫突触的形成，降低转录激活、细胞因子和细胞毒性，保护肿瘤免受CAR-T细胞的杀伤。这意味着一旦细胞上的N-聚糖的糖衣被破坏，CAR-T细胞的活性增强，就成为杀死胰腺癌的沉重“炮弹”。研究结果在线发表在最新一期的《科学转化医学》(STM)上。

为了揭示N-聚糖在胰腺癌中的生物学作用，研究人员首先利用数据库分析了参与这些糖基合成的糖基转移酶的突变，发现在cBioportal的3738例患者中，有19%的样本存在参与N-聚糖合成的糖基转移酶的基因组变化，这一特征与预后不良有关。进一步分析证实，仅分支N-聚糖合成的基因变异与无病生存恶化显著相关，且大部分变异为基因扩增。结合TCGA数据库胰腺癌样本RNA测序数据的富集分析，与健康对照组相比，患者支链N-聚糖合成途径明显富集。在富集的基因中，研究人员将研究重点放在支链N-聚糖生物合成的关键基因MGAT5上。

敲除MGAT5后发现CAR-T细胞44v6.28的抗肿瘤作用明显增强，表现为肿瘤细胞裂解活性增强，干扰素和坏死因子水平升高。这些结果表明分支的N-聚糖阻断了CAR-T对胰腺癌抗原44v6.28的靶向作用

为了寻找N-聚糖缺陷型肿瘤细胞增强抗肿瘤疗效的基础，研究人员分析了CAR-T细胞靶向过程中免疫突触is形成的限制性步骤——。结果表明，缺乏MGAT5聚糖产物的胰腺癌细胞与CAR-T 44v6.28形成良好的IS，F-肌动蛋白的积累更高，颗粒聚集更强，MTOC与F-肌动蛋白的距离更短，这是功能性细胞裂解的三个公认参数。对照组没有观察到这种差异。该团队还结合Jurkat细胞模型分析细胞内信号转导事件，得到了与上述相同的结论。这些发现支持了胰腺癌对CAR-T细胞治疗的抵抗机制，即接触和CAR-T信号强度受支链N-聚糖调节。

既然在基因水平上对N-聚糖的抑制表现出了很好的效果，那么在药理学上通过克服肿瘤糖基化是否也能达到类似的效果呢？研究人员巧妙地使用葡萄糖/甘露糖类似物2DG来实现这种干预。据报道，2DG可干扰新生儿糖蛋白的N链糖基化并融合为脂寡糖，引起整体糖基化的异常状态。研究人员发现，用2DG处理的胰腺癌细胞可以更有效地被44v6.28细胞杀死，并在44v6.28细胞中诱导更强的转录，但在对照细胞中没有这种作用。胰腺癌小鼠异种移植模型中的实验数据表明，无论是低肿瘤负荷高剂量CAR-T细胞模型，还是高肿瘤负荷低剂量CAR-T细胞模型，预注射2DG均可使肿瘤对CAR-T细胞的攻击更敏感。此外，本研究还观察到细胞表达抑制受体的频率明显降低，如T细胞免疫球蛋白结构域和粘蛋白结构域3 (TIM-3)、淋巴细胞活化3、程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)和CD57。其中，去除N-聚糖后，PD-L1的PD-1相互作用减弱最为明显。这些发现表明，联合使用2DG不仅可以提高清除能力，还可以防止CAR-T细胞免疫检查点的抑制。

在高肿瘤负荷的胰腺癌异种移植小鼠模型中，研究人员比较了2DG和44v6.28细胞单独和联合的长期联合治疗。在T3M-4异种移植模型中，单独重复注射2DG对小鼠无效，而2DG和44v6.28细胞的组合提供了最持久的肿瘤控制，优于两种单独的治疗方案。这一结果在BxPC3异种移植模型中也得到了证实。以上结果表明，联合应用2DG治疗可提高44v6.28细胞的疗效，减少T细胞衰竭。不仅在胰腺癌中，研究人员还发现，与2DG联合治疗可以提高CAR-T细胞对包括膀胱癌和卵巢癌在内的多种癌症的治疗效果。(100yiyao.com)

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