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PNAS:基于纳米抗体的CAR-T细胞有望治疗实体瘤

2019-4-14 作者:不详   来源:细胞 我要评论0

1989年,比利时布鲁塞尔自由大学的两名本科生被要求测试骆驼的冷冻血清,偶然间发现了一类以前未知的抗体。它是人体抗体的小型化版本,仅由两条重蛋白链组成,而不是由两条轻链和两条重链组成。正如他们最终报道的那样,这类抗体的存在不仅在骆驼中得到证实,而且也在美洲驼和羊驼中得到证实。30年后,在一项新的研究中,来自美国波士顿儿童医院和麻省理工学院的研究人员发现这些微型抗体(mini-antibody)经进一步缩小后可形成所谓的纳米抗体(nanobody),可能有助于解决癌症领域的一个问题:让CAR-T细胞疗法在实体瘤中发挥作用。相关研究结果于近日发表在PNAS期刊上,论文标题为“Nanobody-based CAR T cells that target the tumor microenvironment inhibit the growth of solid tumors in immunocompetent mice”。

嵌合抗原受体(CAR)-T细胞疗法具有很高的治疗血癌的前景,它通过对患者自身的T细胞进行基因改造,使得它们更好地攻击癌细胞。比如,达纳-法伯/波士顿儿童癌症癌症与血液疾病中心当前正在利用CAR-T细胞疗法治疗复发性急性淋巴细胞白血病(ALL)。但是,CAR-T细胞并不擅长清除实体瘤。人们在实体瘤上很难找到可以作为安全靶标的癌症特异性蛋白。实体瘤也受到胞外基质和免疫抑制分子的保护,其中胞外基质是一种起着屏障作用的蛋白网络,免疫抑制分子削弱T细胞攻击。

重新思考CAR-T细胞

纳米抗体的一种有用的独特性质是增强的靶向能力。Ploegh及其团队与麻省理工学院科赫癌症综合研究所的Noo Jalikhani博士和Richard Hynes博士合作,利用纳米抗体携带显像剂,从而允许准确地可视化观察转移性癌症。Hynes及其团队将这些纳米抗体引导到肿瘤胞外基质(ECM)或者ECM靶向显像剂,但这种引导并不是针对癌细胞本身,而是针对包围着癌细胞的肿瘤微环境。这些标志物对于许多肿瘤是常见的,但通常不出现在正常细胞上。Ploegh说,“我们的实验室和Hynes实验室是为数不多的积极推行这种靶向肿瘤微环境的方法的实验室。大多数实验室都在寻找癌细胞中的肿瘤特异性抗原。”

靶向肿瘤保护剂

Ploegh实验室将这个想法用于CAR-T细胞疗法。他的团队,包括Hynes实验室的成员,瞄准了让实体瘤难以治疗的因子。

他们构建的CAR-T细胞上镶嵌着识别肿瘤微环境中特定蛋白的纳米抗体,这些纳米抗体携带的信号引导它们杀死它们能够结合的细胞。一种称为EIIIB的蛋白是纤连蛋白的变体,仅在为肿瘤提供营养物的新形成的血管中发现。另一种是PD-L1,它是一种免疫抑制蛋白,被大多数癌症用于沉默邻近的T细胞。论文共同作者、Ploegh的搭档、达纳-法伯癌症研究所研究员、生物化学家Jessica Ingram博士开车到美国马萨诸塞州艾摩斯特市,从两只名为Bryson和Sanchez的羊驼中收集T细胞,给它们注射感兴趣的抗原,并收集它们的血液,接着在波士顿经过进一步处理后产生微型抗体。

治疗黑色素瘤和结肠癌

通过在两种不同的黑色素瘤小鼠模型中进行测试,这些基于纳米抗体的CAR-T细胞杀死肿瘤细胞,显着减缓肿瘤生长并改善这些小鼠的存活,并且没有产生明显的副作用。Ploegh认为这些经过基因改造的T细胞通过多种因素发挥作用。它们对肿瘤组织造成损伤,而这往往会刺激炎症免疫反应。靶向EIIIB可能以一种减少肿瘤血液供应的方式损害血管,同时让它们对癌症药物更具渗透性。

未来发展方向

Ploegh认为他的团队开发出的这种方法可能对许多实体瘤有用。他特别感兴趣的是在胰腺癌和胆管癌模型中测试基于纳米抗体的CAR-T细胞。Ploegh说,这种技术还有进一步发展的空间。他说,“纳米抗体可能携带增强抗肿瘤免疫反应的细胞因子、杀死肿瘤的毒性分子和近距离照射肿瘤的放射性同位素。理论上,你可以为一个T细胞装备多个嵌合抗原受体(CAR),从而达到更高的精确度。这是我们想要追求的。”

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