Nature重磅:一個CAR-T細(xì)胞居然干掉了整個腫瘤!

利用基因工程手段對免疫細(xì)胞進(jìn)行改造來直接瞄準(zhǔn)腫瘤形成的CAR-T療法是目前癌癥治療中令人興奮的進(jìn)展之一。

在這種方法中，T細(xì)胞從病人體內(nèi)取出，并在體外進(jìn)行改造，使T細(xì)胞表達(dá)表面嵌合抗原受體（CAR），當(dāng)細(xì)胞被轉(zhuǎn)移回體內(nèi)時，CAR會像"汽車"一樣，直接把T細(xì)胞 "運載"到病人的腫瘤上。

5月30日，F(xiàn)raietta等在Nature發(fā)表了一篇題為"Disruption of TET2 promotes the therapeutic efficacy of CD19-targeted T cells"的文章，報告了一種偶然發(fā)現(xiàn)的TET2基因，破壞后對CAR-T細(xì)胞的治療產(chǎn)生了積極的作用，一個CAR-T細(xì)胞居然"干"掉了整個腫瘤。

CAR-T細(xì)胞在體外改造過程中，需使用逆轉(zhuǎn)錄病毒或慢病毒的病毒載體將DNA序列插入到人的T細(xì)胞基因組中。由于無法控制序列在基因組中插入的位置，這就有可能破壞另一個重要基因。在21世紀(jì)初，在一項針對免疫缺陷患者的基因療法臨床試驗中，使用病毒載體將野生型免疫拷貝基因插入到干細(xì)胞過程中，不恰當(dāng)?shù)牟迦胧筁MO2基因序列不能正常表達(dá)，使一些病人出現(xiàn)了T細(xì)胞的惡性增殖，并發(fā)展為T細(xì)胞白血病。盡管病毒載體隨機(jī)整合通常被認(rèn)為是安全的，但任何對基因組的破壞都會帶來不良后果的風(fēng)險。

Fraietta等人在一項針對表達(dá)CD19慢性淋巴細(xì)胞白血病病人的臨床試驗中，發(fā)現(xiàn)有一個病人在接受第二劑T細(xì)胞后的兩個月，開始對治療表現(xiàn)出明顯的反應(yīng)。正常情況下，如果治療成功，腫瘤消除通常在一個月內(nèi)發(fā)生，因此作者研究了這種非正常情況下延遲的原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，插入的CAR序列破壞了TET2基因，對臨床結(jié)果產(chǎn)生了有益的影響。研究者分析了腫瘤消除過程中zui高濃度下血液中CAR-T細(xì)胞。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，這些T細(xì)胞種群幾乎*是由同一個細(xì)胞產(chǎn)生。這個單細(xì)胞的后代會隨著時間的推移而分裂，直到細(xì)胞的后代達(dá)到一個臨界點，從而消除了整個腫瘤。這就提出了一個問題，為什么僅僅一個CAR-T細(xì)胞卻產(chǎn)生了如此有效的抗腫瘤反應(yīng)？

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這種T細(xì)胞的克隆種群中，CAR序列插入了TET2基因中，使TET2基因發(fā)生了突變，產(chǎn)生了缺乏TET2蛋白的T細(xì)胞。TET2是一種酶，也被稱為甲基胞嘧啶加二氧酶，它催化一種羥化反應(yīng)，這種酶可以將附著在DNA上的甲基（CH3）基團(tuán)轉(zhuǎn)換成羥甲基（CH2OH），這種對DNA或其相關(guān)蛋白的修飾被稱為表觀遺傳修飾，在某些情況下會影響基因表達(dá)（圖1）。

因此，研究者發(fā)現(xiàn)雖然病人體內(nèi)正常T細(xì)胞和CAR-T細(xì)胞總的表觀遺傳特征相似，但在CAR-T細(xì)胞中觀察到了DNA結(jié)構(gòu)的差異，包括CD28、ICOS和干擾素基因。

先前研究表明，TET2突變與克隆的血細(xì)胞改變有關(guān)，可能增加疾病或血液癌癥的風(fēng)險（一種被稱為克隆血生成的現(xiàn)象）。然而，缺乏TET2的患者T細(xì)胞并沒有產(chǎn)生異常的T細(xì)胞增殖。在腫瘤消除后，CAR-T細(xì)胞的數(shù)量適當(dāng)減少，正常T細(xì)胞亞群增加。

作者利用基因工程在體外移除了人T細(xì)胞中的TET2基因。通過對這些細(xì)胞進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)TET2蛋白的缺失可以增加和延長T細(xì)胞處在*記憶狀態(tài)的細(xì)胞狀態(tài)下。這種狀態(tài)有助于防止細(xì)胞進(jìn)入衰竭的功能失調(diào)的模式，從而增加T細(xì)胞的功能。TET2的缺失也與T細(xì)胞記憶的增加有關(guān)。研究者還觀察到，缺乏TET2的人類T細(xì)胞比具有TET2的T細(xì)胞產(chǎn)生更少的細(xì)胞因子。破壞TET2后穿孔素酶和顆粒酶水平提高，后者是T細(xì)胞腫瘤殺傷機(jī)制的組成部分。

這些發(fā)現(xiàn)表明，針對人類T細(xì)胞的TET2蛋白或基因，通過藥物介導(dǎo)或基因編輯技術(shù)，可以提高其他患者的CAR-T細(xì)胞治療的有效性。如果是這樣的話，以后需要的T細(xì)胞的劑量可能只是幾個細(xì)胞，而不是通常的5000萬到5億個細(xì)胞。這將縮短CAR-T細(xì)胞的生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)成本。

小鼠模型中，在基因組中插入一個CAR序列改變原始基因組序列編碼，已經(jīng)表現(xiàn)出了增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞活性和持久性的功效[Eyquem, Justin, et al. Nature 543.7643 (2017): 113.]。其他多個小組已經(jīng)報告了CAR-T細(xì)胞療法解除免疫檢查點信號通路對T細(xì)胞抑制作用的研究進(jìn)展[Ren, Jiangtao, et al. Clinical cancer research 23.9 (2017): 2255-2266.]。因此，直接對基因進(jìn)行編輯，或許真是一種良好的提高CAR-T療法的策略。

目前，提高CAR-T細(xì)胞功能是當(dāng)前重要的研究領(lǐng)域之一，在之前的文章中，我們也總結(jié)了當(dāng)前增強(qiáng)CAR-T在實體瘤中療效的策略，多種改善CAR-T細(xì)胞療法的策略均在動物模型中表現(xiàn)出了良好的效果，但是否存在一種策略比其他所有方法更呢？不幸的是，動物研究并不總是和人體內(nèi)結(jié)果相一致，所以臨床試驗是唯yi能明確回答這個問題的方式。好消息是，這些策略似乎都能提高CAR-T的療效和安全性，因此，人們希望在未來的幾年里，T細(xì)胞療法能夠給癌癥治療帶來更多實惠和驚喜，越來越成功。