CAR-T细胞疗法已广为人知,效果喜人!但CAR-T细胞的制备依赖于患者自体T细胞,无法做到“现货”供应,NK细胞具有MHC非限制性的杀瘤功能,此次整理分享的内容是将CAR(嵌合抗原受体)安装到NK细胞上以增强NK细胞的抗肿瘤作用,具体如下:
作者先筛CAR:识别抗原mesothelin的scFv段结合不同的跨膜、胞内段做成不同的CAR表达于NK92细胞系,不同的CAR在NK92上表达水平相当
所用到的肿瘤细胞系mesothelin表达水平:有高有低,以便比对特异性
不同的CAR-NK92体外裂解肿瘤细胞的能力不同
不同的CAR-NK92 体外肿瘤刺激后脱粒marker CD107a表达水平不同
所筛选的CAR有的是NK细胞专属CAR(根据NK细胞信号传导结构基础设计的,如NKG2D是源于NK细胞表面NKG2D受体),有的直接用的T细胞的CAR,选取NK专属CAR4和源于T细胞的T-CAR(差异主要在跨膜段和共刺激段),比较两种CAR“装在”NK细胞上之后功能的差异:T- CAR在NK92上表达水平相对高一点
尽管T-CAR在NK92上表达水平稍高,但NK专属的CAR4表达于NK92之后得到的CAR-NK抗肿瘤作用更强:特异性裂解靶细胞、脱粒
表达于细胞表面的CAR起的作用是感知外界,将信号传递到细胞内部,让细胞产生相应的变化,看CAR激活后信号的传递情况:专属CAR4比T-CAR更能灵敏的感知肿瘤抗原、传递信号
从NK专属CAR中筛选出了CAR4,也确定专属的CAR4优于T-CAR,开始进一步的“构效”研究:将参与信号传递的跨膜段、共刺激段、胞内信号段进行点突变,看点突变对于CAR-NK功能的影响,首先点突变并不显著影响CAR的表达水平
裂解靶细胞角度:跨膜段NKG2D、共刺激段2B4点突变后CAR-NK裂解靶细胞的能力明显降低,暗示这两部分对于细胞功能贡献大
效应分子角度:跨膜段NKG2D、共刺激段2B4点突变后CAR-NK接受抗原刺激后脱粒、分泌干扰素的能力降低,再次暗示跨膜段、共刺激段两部分对于细胞功能贡献大
CAR激活后信号通路角度的数据也说明跨膜段、共刺激段对于抗原诱导NK细胞杀伤肿瘤细胞的能力很关键
前面用易得的NK细胞系NK92进行了筛选研究,确定了NK专属的CAR4不错,但NK92细胞系存活、增殖方面存在不足,文章作者设计使用诱导多能干细胞作为“原料”生产NK细胞
iPSC诱导产生的NK和外周血NK细胞表型一致,表达不同的CAR之后表型并不受影响
验证以iPSC为原料生产的CAR-NK的作用:特异性的、高效的对肿瘤抗原产生反应,裂解靶细胞、脱粒
验证以iPSC为原料生产的CAR-NK的作用:肿瘤抗原刺激后CAR-iPSNK特异性的高效激活相关信号通路
In vitro比对CAR-NK和CAR-T:CAR-NK在体外表现出了优于CAR-T的裂解肿瘤细胞的能力
In vivo:NK专属的CAR4较T-CAR能加能够增强CAR-NK的抗肿瘤作用,延长小鼠存活时间
看in vivo的peresistence
对比CAR-T和CAR-NK:CAR-NK起效更快,抑瘤作用更强
CAR-NK较CAR-T更能延长荷瘤小鼠存活时间
CAR-T会引起小鼠体重下降,进一步分析脏器发现:CAR-T会造成脾肿大,淋巴细胞浸润到各个脏器,CAR-NK则不会,暗示CAR-NK毒性更低
分析细胞因子:CAR-T治疗组小鼠血中细胞因子浓度在注射后20天依然维持高水平,而CAR-NK则不会,暗示CAR-NK细胞因子风暴风险较低
一切其实都是联系的,之前分享过把肠道微生物和肿瘤免疫联系到一起的science,这篇是将干细胞和肿瘤免疫联系到了一起,更进一步又把CAR-T模式移植到了NK细胞上!这移植不是简单的移植,而是充分考量NK细胞的特性,由NK细胞的NKG2D受体等演化出跨膜段和共刺激段!世上本没有路,走的人多了才有的路,但是,那路是别人的路,走别人的路容易迷路……
Ye Li, David L. Hermanson, Branden S. Moriarity, Dan S. Kaufman. Human iPSC-Derived Natural Killer Cells Engineered with Chimeric Antigen Receptors Enhance Antitumor Activity [J]. Cell Stem Cell, 2018.
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