北京协和医院张烜教授团队与北京大学药学院联合,创新性地开发了基于自身抗原肽的可控、通用型嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)新技术,并将其应用于自身免疫病的治疗。研究进一步应用化学生物学交叉学科手段,国际上首次将光控“开关”分子应用于CAR-T中,实现CAR-T的精确调控以减少不良反应炎症因子风暴。近日,系列研究成果发表于风湿病学领域顶级学术期刊《风湿病学年鉴》(Annals of the Rheumatic Diseases)和Cell子刊《细胞化学生物学》(Cell Chemical Biology)。
CAR-T是一种革命性的新型细胞免疫治疗方法,通过基因工程技术为T细胞装上导航系统CAR并激活,研究发现其可精准、高效地识别肿瘤细胞,并通过免疫作用持久地杀灭肿瘤细胞。该疗法因其较好的靶向性和长效性,近几年在临床肿瘤治疗中得到较多应用。
与肿瘤不同的是,自身免疫病如类风湿关节炎存在分泌多种自身抗体、具有特异性表面抗原受体的多种B细胞,CAR-T能否有效以及有选择性、特异性地攻击自身反应性B细胞未见报道。同时,CAR-T因制备过程复杂、技术门槛高,以及无法灵活控制和终止激活导致细胞因子风暴等问题,限制了其广泛应用,如何构建通用型、可调控的CAR-T技术成为当前免疫治疗的重要研究方向。
张烜教授团队与周德敏教授团队经过反复讨论和艰苦实验研究摸索,历时近4年,在国际上首先报道采用自身抗原特异性CAR-T治疗自身免疫病。
研究团队构建了特异性抗原的CAR-T,可定向杀灭B细胞。为解决传统上一种CAR-T只能杀灭具有同样受体的一类细胞的问题,研究团队开发了基于连接臂分子的通用型CAR-T。通用型CAR-T是一种可识别异硫氰酸荧光素(FITC)分子的惰性CAR-T,连接臂分子含FITC和特异性抗原肽分子双功能,一端可通过FITC连接CAR-T,另一端可通过抗原抗体特异性结合连接B细胞。该设计相当于将“只能开一把锁”的“一把钥匙”升级为“万能钥匙”,只需根据患者B细胞的抗体种类更换连接臂分子的抗原端,就可以定制化靶向杀灭不同种类的B细胞。
研究团队通过杂交瘤细胞模型验证了该技术的有效性,并发现加入连接臂分子越多,杀灭杂交瘤B细胞的效应越强,呈现严格的连接臂剂量依赖效应。团队进而通过胶原诱导关节炎的小鼠模型和体外实验,证明此技术可应用于分泌特异性抗体的免疫细胞群,能有效杀灭免疫细胞。为探索此方案的临床转化潜能,分离类风湿关节炎患者B细胞群,并根据患者的自身抗体类型,将通用型CAR-T结合抗原表位肽,定制化杀灭分泌特异性表面抗体的不同自身反应性B细胞,实现了CAR-T对自身免疫病靶向、定制化治疗的概念验证。
为进一步提高该技术的安全性,避免因CAR-T持续激活导致的细胞因子风暴,研究团队将连接臂分子升级,在其中引入一个光控断裂基团,用“开关”的方式精确调控CAR-T的作用,相当于可将上述“万能钥匙”随时熔断。详细而言,团队设计了可光控的连接臂分子FITC-O-Folate,即FITC和叶酸基团通过光敏结构连接在一起,光照时连接臂断裂,CAR-T与靶细胞分离。借此新型设计,不仅CAR-T的激活严格取决于连接臂分子,并呈现剂量依赖杀伤效应;CAR-T的关闭也将不依赖于连接臂分子的代谢,达到可任意时间精确关闭的技术效果;研究还进一步发现,通过后续补充新的连接臂分子,CAR-T可继续发挥杀伤作用,从而实现CAR-T“激活-关闭-再激活”的可循环式精确调控。
研究团队以临床科学问题为导向,创新性地将CAR-T技术拓展应用到以类风湿关节炎为代表的系统性自身免疫病中,同时结合免疫学、化学、生物学等多个交叉学科,搭建了可控、通用的CAR-T平台方法,为更安全有效的CAR-T应用提供了新的技术储备,并为自身免疫病和肿瘤的精准治疗提供了新策略,具有广阔的临床应用前景。(生物谷Bioon.com)
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