JCI | 彭宏凌/傅征/单强/黄伟姗团队揭示如何在CAR-T细胞治疗中延长CAR-T细胞的体内存活时间,并降低肿瘤复发率

近日,中南大学湘雅二医院彭宏凌教授、傅征博士、北京协和医院苏州系统医学研究所单强研究员、路易斯安那州立大学黄伟姗研究员,以及镁伽科技等团队在医学权威期刊《临床研究杂志》(Journal of Clinical Investigation)上发表了一项创新性研究成果——“IL-2-inducible T cell kinase deficiency sustains chimeric antigen receptor T cell therapy against tumor cells”。该研究发现,IL-2诱导T细胞激酶(ITK)可以作为基因敲除或抑制的靶点,通过敲除或抑制ITK,促进CAR-T细胞的体内存活,从而更有效地控制肿瘤复发。此项研究为开发更具持久性的CAR-T细胞疗法提供了新的潜在策略。

嵌合抗原受体T细胞疗法(CAR-T)作为一种突破性的细胞免疫疗法,已广泛应用于治疗白血病等多种癌症。目前,已有10种CAR-T产品获得临床治疗批准。尽管CAR-T疗法在白血病治疗中取得了显著疗效,但其在临床实践中仍面临诸多挑战,尤其是肿瘤复发问题。肿瘤微环境中T细胞的衰竭及CAR-T细胞在体内的短暂存活是影响疗效的主要障碍之一。

图1. CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除ITK轻微地影响了CD19-CAR-T细胞的体外杀伤能力ITK(IL-2诱导T细胞激酶)主要在T细胞中表达,是T细胞受体(TCR)信号通路下游的关键调节因子,负责调控TCR信号的强度,进而影响T细胞的活化和分化。慢性TCR活化会导致T细胞衰竭,而通过抑制或敲除ITK,可以有效减缓T细胞衰竭,已在小鼠模型中获得成功。然而,ITK在CAR-T细胞抗肿瘤活性中的作用尚未完全阐明。在本研究中,研究团队结合CRISPR/Cas9基因编辑技术及多种体外和体内CAR-T细胞治疗模型,深入探讨了ITK缺失在CD19-CAR-T细胞中的功能和作用机制。研究发现,ITK缺失不仅不影响CAR-T细胞的体外杀伤功能(图1),还显著提高了CAR-T细胞的长期存活(图2),减少了细胞凋亡,并增强了增殖能力。

图2. ITK缺失促进了CD19-CAR-T细胞在体外的长期扩增。T细胞在被激活和快速扩增之后,会进入一个急剧收缩的阶段(contraction phage)。研究团队发现,ITK缺失之后的CAR-T细胞的仍能在体外显著存活更长时间(图2)。进一步的研究结果表明,ITK缺失后的CAR-T细胞的长期凋亡减少,而增殖能力较野生型的CAR-T细胞更强(图2)。

图3. Bulk RNA测序和单细胞测序揭示ITK对CAR-T细胞在转录水平的调控作用。进一步的研究表明,ITK敲除后的CAR-T细胞在转录水平上发生了显著变化。Bulk RNA测序和单细胞测序显示,ITK敲除可显著降低T细胞衰竭相关分子(如LAG-3)的表达,并增强T细胞记忆相关分子的表达(如TCF7、KLF2、CD127等)(图3)。这些结果表明,ITK敲除可以减少CAR-T细胞的耗竭,促进记忆型CAR-T细胞的产生。

图4. 体外实验表明ITK敲除可以降低CAR-T细胞耗竭以及促进T细胞记忆。体外实验表明,ITK敲除可以显著降低CAR-T细胞中耗竭分子的表达,并且促进记忆型CAR-T细胞的形成(图4)。

图5. MEC1慢性淋巴性白血病动物实验表明ITK敲除可增强CD19-CAR-T细胞在体内的扩增和长期持久性。在体内动物肿瘤模型的实验中,研究团队进一步验证了ITK缺失对正常人来源的T细胞制备的CAR-T细胞存活和抗肿瘤效果的影响。在慢性淋巴性白血病(MEC1)模型中,ITK敲除的CAR-T细胞表现出更少的衰竭细胞和更多的记忆细胞,并能有效清除肿瘤(图5)。这些结果表明,ITK缺失有助于降低CAR-T细胞衰竭,并增强其在体内的存活和长期抗肿瘤活性。

图6. Raji急性淋巴性白血病动物实验表明ITK敲除后CAR-T细胞可以更好控制肿瘤的复发。在急性淋巴性白血病(Raji)模型中,ITK敲除的CAR-T细胞不仅能够更好地控制肿瘤复发,还显著提高了小鼠的生存率(图6)。这些实验结果表明,ITK缺失显著延长了CAR-T细胞的体内存活时间,进一步降低了肿瘤复发的风险。此外,研究团队还在慢性淋巴性白血病患者来源的T细胞中验证了ITK抑制的效果。结果发现,ITK抑制不仅可以减少患者来源T细胞的衰竭,还能促进CAR-T细胞记忆功能的增强(图7)。在进一步的实验中,研究团队将慢性淋巴性白血病患者来源的T细胞进行ITK敲除,并注射到MEC1慢淋肿瘤动物模型中。结果显示,野生型慢淋患者T细胞制备的CAR-T细胞未能长期有效地控制MEC1肿瘤,而ITK敲除的患者T细胞制备的CAR-T细胞则能更好地、持续地控制肿瘤,并显著改善小鼠的长期生存率。ITK缺失的CD19-CAR-T细胞在控制肿瘤复发方面表现出色,进一步实现了更持久的治疗效果。

图7. 来源于慢性淋巴性白血病(CLL)患者的CD19-CAR-T细胞中,ITK缺失减轻了衰竭并促进了记忆表型的形成(体外实验)。

图8. 来源于慢性淋巴性白血病(CLL)患者的ITK缺失CAR-T细胞改善了体内对肿瘤复发的控制(体内动物实验)。综上所述,ITK的敲除或抑制可以显著减少CAR-T细胞的衰竭,促进记忆性CAR-T细胞的形成,从而延长CAR-T细胞在体内的存活时间,并最终提高肿瘤治疗效果。该研究表明,ITK敲除作为CAR-T细胞生产中的一种潜在策略,有助于开发更持久、更具功能性的CAR-T细胞疗法。这一策略尤其有望改善T细胞功能较差的患者以及肿瘤复发患者的治疗效果。

论文链接:https://www.jci.org/articles/view/178558