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当前CAR-T细胞治疗的毒性问题主要分为三大类:细胞因子风暴、神经毒性及中靶脱瘤毒性。经过十余年的临床应用,对细胞因子风暴和神经毒性的识别和诊断已取得一些进展。然而,中靶脱瘤毒性依然是CART疗法面临的最为棘手的安全性问题之一,鲜有相关的基础研究报道。由于缺乏真正的肿瘤特异性抗原,CAR-T细胞治疗多针对肿瘤相关抗原,而这些抗原在正常组织中也有不同程度的表达。因此,在CAR-T细胞治疗过程中,中靶脱瘤毒性时有发生。这种危及生命的毒性往往难以逆转,尤其是在针对实体瘤的治疗中表现得尤为突出。
2025年1月23日,上海市肿瘤研究所金浩杰教授课题组联合原上海交通大学医学院附属仁济医院肿瘤介入科(现同济大学附属东方医院微创介入治疗中心)翟博主任团队等在Science Translational Medicine杂志在线发表“Triple knockdown of CD11a, CD49d, and PSGL1 in T cells reduces CAR-T cell toxicity but preserves activity against solid tumors in mice”的封面论文,首次揭示了LFA-1及VLA-4信号通路在介导CAR-T细胞治疗常见的严重并发症——“中靶脱瘤毒性(On-target/Off-tumor toxicity)”中的关键作用及其发生机制。研究发现,同时敲除CAR-T细胞中的PSGL-1、CD11a及CD49d,可有效降低CAR-T细胞治疗的中靶脱瘤毒性并增强其记忆性功能,为开发新一代安全有效的CAR T细胞药物提供了全新的研究视角。
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解决靶向非肿瘤组织毒性的一种方法是利用T细胞从血管到肿瘤组织与正常组织的迁移差异。例如,前期研究表明,靶向T细胞迁移相关蛋白ST3GAL1可以抑制CAR-T细胞在静脉注射后向非特异性组织的迁移,同时增强HER2靶向CAR-T细胞模型中的疗效,证明了这种方法的可行性。简而言之,T细胞从血管到正常组织的迁移需要一系列的级联反应,涉及几个关键步骤:1.趋化作用:在这一过程中,趋化因子与趋化因子受体结合,促进T细胞表面整合素(特别是LFA-1和VLA-4)的构象激活。2.粘附作用:PSGL1通过与内皮细胞上的P-选择素结合,介导T细胞的滚动;随后,激活的LFA-1和VLA-4与激活的内皮细胞上的ICAM-1和VCAM-1结合,促进T细胞与内皮细胞的紧密粘附。3.跨内皮迁移:最后,T细胞经过“穿越内皮”过程,通过内皮细胞层进入外血管组织。在肿瘤中,这一过程被改变,肿瘤血管的粘附分子表达减少,血管结构紊乱,导致血管通透性增加。
针对 EpCAM 等肿瘤相关抗原的 实体瘤CAR-T 细胞治疗策略中,中靶脱瘤毒性管理是目前亟待解决的难题。研究人员基于 G8.8 单抗构建了靶向小鼠 EpCAM 的人源及鼠源 CAR-T 模型,发现这些模型均存在剂量依赖性的中靶脱瘤毒性。组织分布研究表明,脱靶毒性主要集中在肺脏和肝脏等器官。为探索整合素信号通路(LFA-1/ICAM-1 和 VLA-4/VCAM-1)对 EpCAM CAR-T 中靶脱瘤毒性的影响,研究人员进行了体内抗体阻断实验。结果表明,联合阻断 LFA-1 和 VLA-4 信号通路可极大地降低EpCAM CAR-T 细胞介导的中靶脱瘤毒性。进一步研究通过构建 CAR 及 shRNA 共表达载体,敲降单个整合素分子(如 CD11a、CD18、CD29 和 CD49d)未能显著降低毒性。但利用 CRISPR 双敲除等筛选技术发现,同时敲除 CD11a 和 CD49d 可有效减轻EpCAM CAR-T细胞的中靶脱瘤毒性。
鉴于 CRISPR 电转技术可能导致 T 细胞染色体不稳定、细胞凋亡及工艺复杂等问题,研究团队创新性地开发了一种多重基因编辑载体,能够高效且特异性地敲降 CAR-T 细胞中的多个基因。这一技术为细胞治疗中多基因编辑的工艺转化提供了简化且高效的解决方案。最终筛选结果显示,在 CAR-T 细胞中敲降 CD11a、CD49d 和 PSGL1 可显著降低中靶脱瘤毒性,同时保留 CAR-T 细胞浸润实体瘤的能力。这一创新策略为优化 CAR-T 治疗安全性提供了新的方向。
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上海交通大学医学院附属仁济医院博士生王宏烨、吴钊榕、卞林柯,同济大学附属东方医院崔丹主治为共同第一作者。同济大学附属东方医院翟博教授,仁济医院/上海市肿瘤研究所金浩杰教授,苏州易慕峰公司张双双、孙敏敏博士、中国科学技术大学附属第一医院张传杰教授为共同通讯。
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