作者：白露

嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法已在血液疾病中显示出强大的效果，但如果肿瘤细胞中相应的抗原低水平表达，那么CAR-T治疗可能无效，许多患者在最初缓解后疾病继续进展或复发。

例如，单输注表达合成CD19靶向CAR的T细胞可使90%的急性淋巴细胞白血病患者和40%-50%的非霍奇金淋巴瘤患者完全缓解，但相当一部分患者在治疗后进展或复发，肿瘤细胞表达很少甚至无法检测到的CD19。通过连续靶向第二种分子CD22来挽救此类患者的努力同样导致表达低水平CD22肿瘤细胞的复发。而针对多发性骨髓瘤患者的BCMA靶向CAR-T细胞的临床试验也显示了表达低水平BCMA的肿瘤细胞的生长。

抗原表达降低无疑是发挥CAR-T细胞疗效的一大障碍。

Science Signaling第697期封面论文：Fred Hutchinson癌症研究中心利用磷酸化蛋白质组学对内源性T细胞受体（TCR）和工程受体（CAR）信号传导的深入研究，设计了一种用于癌症治疗的更广泛有效的CAR-T细胞。上图为T细胞（蓝绿色）和前列腺癌细胞（粉红色）的彩色扫描电子显微照片。（来源：Steve Gschmeissner/Science Source）

为了解决这个问题，Fred Hutchinson癌症研究中心的研究人员探索了增强CAR-T产品效果的方法，他们通过借鉴天然T细胞受体（TCR）设计了具有更高抗原敏感性的新型CAR。与传统CAR-T细胞相比，这种新型的CAR-T细胞在淋巴瘤、白血病和乳腺癌的小鼠模型中显示出明显更优的抗肿瘤活性。相关研究结果近期发表在Science Signaling杂志上。

研究人员相信，这项新技术可以被应用于现有的CAR结构中，以创造出更好的可以消除表达低水平靶抗原肿瘤细胞的CAR-T疗法。Fred Hutch正在寻找商业合作伙伴推进这项工作。

CAR最初被设计来模拟TCR信号，它融合了可识别细胞表面肿瘤相关抗原的抗体片段以及提供TCR样信号以触发T细胞激活的元件。但TCR对抗原的敏感性至少是CAR的100倍，这意味着要想达到同样的效果，CAR至少需要100倍以上的肿瘤表面相关抗原，才能激发强大的信号。

CAR的结构组成及作用机理（来源：邦耀生物）

在这项研究中，Fred Hutch团队将CAR-T细胞中的信号传导与天然TCR进行了比较。他们发现，与TCR刺激相比，28/ζ或 BB/ζ CAR刺激后，一些关键的T细胞信号蛋白，包括组成CAR中T细胞共受体（co-receptor）的CD3蛋白复合物中的蛋白（CD3δ、CD3ε和CD3γ）以及TCR衔接蛋白T细胞活化衔接子（LAT），要么未被磷酸化要么仅弱磷酸化。这可能对传递诱导效应器激活的信号所需的抗原阈值产生影响。

基于这一认识，研究人员改进CAR结构，设计了两种新型CAR。他们修饰传统的4-1BB/CD3ζ序列，嵌入CD3ε或生长因子受体结合蛋白2（GRB2）结构域以更好地接合CD3ε和LAT，从而产生了具有较低激活抗原阈值和改善抗肿瘤功能的新受体。

A）带CD3ε序列的CAR示意图；D）带GRB2 或GRAP2 SH2结构域的CAR示意图（来源：Science Signaling）

在实验室培养皿中，携带新CAR的T细胞与原始CAR的T细胞相比，表现出更高的抗原敏感性和更高的激活水平。

该团队还测试了新型CAR是否能够更好地控制活体动物中抗原表达较低的肿瘤细胞。研究显示，在表达低水平ROR1的套细胞淋巴瘤小鼠中，使用两种新型CAR设计的CAR-T细胞提供了最有效的抗肿瘤应答和最长的生存时间，尽管与传统CAR-T细胞相比，这些改善在统计学上并不显著。

来源：Science Signaling

而在一个ROR1低表达的乳腺癌小鼠模型中，研究人员发现传统的CAR-T细胞没有显示出抗肿瘤作用。相比之下，接受两种新型CAR-T结构的小鼠比接受旧CAR-T结构的小鼠肿瘤负担显著降低（下图）。

来源：Science Signaling

值得一提的是，Fred Hutch 是CAR-T研究领域的开拓者之一。百时美施贵宝（BMS）子公司 Juno Therapeutics就是Fred Hutch的衍生公司。BMS最新获得FDA批准（2021年2月）的CD19靶向CAR-T疗法Breyanzi也是由Fred Hutch首创的CAR技术开发的。今年4月，赛诺菲预付1.6亿美元收购了另一家Fred Hutch衍生公司——Tidal Therapeutics。这家初创公司一直致力于使用纳米颗粒将mRNA递送到体内的免疫细胞，目的是对它们进行重新编程以对抗癌症，可以在不需要从患者身上提取T细胞进行修饰的情况下产生肿瘤特异性CAR。

注：原文有删减

参考资料：

1# Alexander I. Salter et al. Comparative analysisof TCR and CAR signaling informs CAR designs with superior antigen sensitivity andin vivo function. Science Signaling (2021)

2# Improving CAR-T cell therapy with more sensitive tumor identification (来源：FIERCE Biotech)