CAR-T细胞癌症免疫治疗因人而异

新的过继T细胞疗法正在改变癌症患者的前景。在这种疗法中，免疫系统的天然猎人T细胞在体内巡逻，寻找外来敌人，从癌症患者身上提取，在体外进行超级充电和放大，然后注入到同一患者体内。

自2017年起，CAR (嵌合抗原受体t细胞是美国联邦药物管理局(FDA)批准的第一个用于治疗白血病的改良治疗细胞，此后已有5种类似产品获得批准，超过2万人接受了这种改变游戏规则的免疫疗法的治疗。

CAR-T细胞被设计成携带合成的跨越膜的受体分子，这些受体分子利用其面向外的部分与癌细胞上的抗原结合，它们面向内的部分通过启动强大的肿瘤细胞破坏程序来做出反应。然而，并不是所有患者对CAR-T细胞疗法的反应都一样好，癌症免疫学家一直在试图弄清楚是什么导致这些疗法有效或失败。

尽管人们对癌症患者的T细胞和健康个体的T细胞之间的差异有了初步的了解，但这些见解在CAR-T细胞的制造过程中还没有得到考虑。所有过程都使用T细胞特异性激动剂和一般免疫刺激细胞因子的类似刺激类型来产生不溶的CAR-T细胞产品，而不考虑原始T细胞表型的变化。

现在，哈佛大学Wyss生物工程研究所的生物工程师和由David Mooney博士领导的哈佛John a . Paulson工程与应用科学学院(SEAS)以及由Catherine Wu博士领导的Dana-Farber癌症研究所(DFCI)的癌症免疫学家之间的合作，博士已经证明，在制造过程中个性化CAR-T细胞刺激可以显著提高所得到的CAR-T细胞产品的一致性和效力。

通过使用人工抗原呈递细胞模拟支架(APC-ms)，该团队能够微调T细胞刺激水平，以匹配从白血病患者获得的T细胞的表型，并显著增强其体外和体内肿瘤清除能力。研究结果发表在自然通讯．

“我们发现，来自癌症患者的T细胞制成的CAR-T细胞产品通常不如来自健康个体的CAR-T细胞产品，”创始Wyss核心教师Mooney说。

“使用精确可控的生物材料方法将CAR-T细胞抗原刺激剂量与患者T细胞的表型相匹配，这种方法密切模仿自然抗原提呈，可以显著改善其功能。这种方法可以进一步个性化CAR-T细胞治疗，并消除目前T细胞制造中的现有不足。”

Mooney也是Robert P. Pinkas家族生物工程教授，也是Wyss研究所协调的免疫材料改善免疫治疗(i3)中心的负责人。这个项目是在该中心构想的，吴是其主要研究员之一。

削减个性化CAR-T疗法的关键

研究小组研究了他们从急性淋巴细胞白血病(ALL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者以及健康捐赠者的样本中分离出来的T细胞的表型。接下来，他们利用APC-ms向T细胞提供不同剂量的抗cd3 /抗cd28抗原刺激，从而创建了CAR-T细胞库。

然后再次检测文库中所有CAR-T细胞产品的功能差异，包括它们的杀伤能力癌症细胞体外。研究人员直接将他们的方法与CAR-T细胞制造中常用的方法进行了比较，后者在刚性磁珠(Dynabeads)上向T细胞呈现相同的抗原。

一个关键的发现是，在CAR-T细胞制造过程中常用的抗原剂量下，癌症患者的T细胞比“健康的”T细胞更容易过度刺激。这使它们失去了功能，或者如免疫学家所说，变得更加“疲惫”，并降低了它们的增殖能力。CAR-T细胞不仅需要转化为功能状态，还需要数百万倍的扩增，才能消除全身的肿瘤细胞和转移。

Mooney团队的研究生David Zhang是第一作者，他说:“通过探索APC-ms可能实现的精确、狭窄的刺激剂量范围，我们发现患者来源的T细胞有一种个性化的‘甜蜜点’，可以最大限度地发挥功能和扩增，平均而言，这比通常的剂量要低。”

“APC-ms方法的功能比Dynabeads更自然，因为高度可控的T细胞信号嵌入到脂质双分子层中，这使得CAR-T细胞能够推动和拉动它们，就像T细胞通常在T细胞刺激最佳时通过它们和抗原递呈细胞之间的‘免疫突触’那样。”

从体外研究到细胞制造

虽然研究小组没有观察到从ALL和CLL患者样本中创建的CAR-T细胞之间有任何显著差异，但总的来说，他们的方法产生了更多对肿瘤细胞具有高细胞毒潜能的细胞，细胞毒CD8之间的比例更加平衡⁺T细胞和CD4⁺支持其功能的T细胞，以及更多的记忆T细胞，这些记忆T细胞本身没有细胞毒性，但可以在后来的反应中被激活。

在一项小鼠体内研究中，用不同水平的刺激创造的CAR-T细胞产品在控制表达cd19的伯基特淋巴瘤方面也表现出显著不同的能力，在制造过程中以低于通常水平的刺激再次产生的细胞表现出最强的潜力。

Wu说:“我们构建了一个概念验证模型，该模型基于T细胞血液样本的表型与其CAR-T细胞产品之间的可量化关系，并为个性化的CAR-T细胞生产输出最佳的T细胞刺激剂量。”

“考虑到T细胞样本总是在细胞制造过程的开始阶段作为重要的标记进行指纹识别，可以设计类似的策略来使用APC-ms方法进一步个性化治疗。”吴是拉文家族主席，DFCI预防癌症疗法，哈佛医学院医学教授。

Dave Mooney的Wyss免疫材料平台团队正在使用全新的工程和基于材料的方法推动CAR-T细胞和其他免疫疗法的发展。希望这最终能使我们调动免疫系统对抗顽固的实体肿瘤，目前还没有治疗方法。这也是少即是多的一个很好的例子，”Wyss创始董事Donald Ingber说。