细胞因子标记的T细胞促进癌症免疫治疗

近年来出现了一波过继细胞疗法(ACTs)，这是一种免疫疗法，从患者身上获得T细胞(T细胞转移疗法)和其他免疫细胞，在体外激活和繁殖，并将大量的T细胞注入血液循环，以帮助对抗癌症。在被称为CAR-T细胞疗法的ACT的成功版本中，免疫肿瘤学家通过基因工程将嵌合抗原受体(CAR)植入T细胞。CAR的一部分与特定的肿瘤细胞类型结合，另一部分帮助释放T细胞的肿瘤细胞破坏活性。

CAR-T细胞疗法已经发展到临床实践，用于治疗免疫系统肿瘤，如白血病和淋巴瘤，以及最近的多发性骨髓瘤，后者影响骨髓中的白细胞。然而，T细胞转移疗法还没有成功地应用于实体肿瘤，因为T细胞不容易穿透实体肿瘤肿块并在其中存活足够长的时间，而且因为它们的活性被免疫抑制肿瘤微环境所抑制。

克服这些限制的一种方法可能是将T细胞转移疗法与细胞因子疗法配对。细胞因子是由某些免疫细胞分泌的小蛋白质，可以增强其他免疫细胞(包括转移的T细胞)的肿瘤破坏活性。然而，这种方法的一个严重缺点是细胞因子在体内自由循环导致的严重副作用，导致毒性和潜在的致命炎症综合征。此外，细胞因子通常从体内清除得太快，无法产生预期的癌症治疗效果。

现在，哈佛大学威斯生物工程研究所的一项研究合作，哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(海洋),丹娜法伯癌症研究所(DFCI)开发了一种纳米技术驱动的解决方案来解决这些问题。该方法利用了一种工程糖分子，它被T细胞吸收并整合到它们的外部涂层中，然后可以用来锚定细胞因子。浓缩的细胞因子局部增强T细胞功能而不产生不必要的全身副作用。在患有黑素瘤(一种侵袭性实体瘤类型)的小鼠中，这种方法还刺激了宿主免疫系统对抗肿瘤细胞，从而抑制了肿瘤的生长。作为CAR-T细胞疗法的附加疗法，它在使用未修饰的CAR-T细胞时，在剂量过低而无法治愈癌症(非治愈剂量)的情况下，完全消除了淋巴瘤肿瘤。研究结果发表在美国国家科学院院刊(PNAS)。

资深作者说:“我们看到的结果表明，朝着开发对实体瘤有效的联合治疗药物和对各种血癌更一致的联合治疗药物迈出了重要一步。大卫·穆尼他是Wyss研究所的创始核心教员，也是SEAS生物工程Robert P. Pinkas家族教授。“我们的方法可以很容易地扩展，并与目前用于制造治疗性T细胞(包括CAR-T细胞)的工艺集成，因此可以在相对较短的时间内应用于临床。”穆尼的实验室将他们的生物工程专业知识与癌症免疫学家的专业知识结合起来Kai WucherpfennigWucherpfennig博士是DFCI癌症免疫治疗研究中心主任，布里格姆和哈佛医学院神经生物学教授，以及麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的副成员。

糖加上细胞因子等于增强T细胞疗法

穆尼的团队此前开发了一种biomaterials-based方法这使得它们能够吸引树突状细胞进入植入活体动物体内的3D支架，细胞从支架上吸收合成的活性糖分子，并将其整合到装饰细胞表面的复杂糖链中。

“在我们的新研究中，我们同样利用了细胞的天然糖代谢，但将活性叠氮糖传递给T细胞通过纳米颗粒在培养皿中，”第一作者说宇通刘她是和穆尼一起工作的研究生。“在第二步中，使用点击化学，我们利用糖分子的叠氮基将特定的细胞因子分子与它们连接起来，这些细胞因子分子被高度兼容的化学基团[DBCO]修饰。只需将含糖纳米颗粒和细胞因子添加到培养基中，使得该方法极其简单，与过继细胞制造管道完全兼容，”刘解释说。

我们所看到的结果表明，朝着开发对实体肿瘤有效的联合治疗药物和对各种血癌更一致的联合治疗药物迈出了重要一步。[它]可以很容易地扩展，并与目前用于制造治疗性T细胞(包括CAR-T细胞)的工艺集成，因此可以在相对较短的时间内进入临床应用。

大卫·穆尼

在优化了培养T细胞中细胞因子的结合过程，并确保细胞的活力和一般功能不受影响后，研究小组在患有实体黑素瘤的小鼠身上测试了他们的方法。他们发现，携带抗肿瘤细胞因子白介素-12 (IL-12)的黑素瘤特异性T细胞在非治疗性细胞剂量下显著延缓了肿瘤的生长，并将动物的寿命延长了50%。相比之下，同样数量的黑色素瘤特异性T细胞过继转移与全身注射IL-12产生的效果要弱得多。

过继转移的T细胞也具有更好的生存能力，并在动物体内分化为肿瘤破坏细胞，并涉及其他T细胞和免疫细胞类型，在更广泛的抗肿瘤免疫反应中发挥作用。Liu说:“无论是在解剖的肿瘤中，还是在接受了与IL-12结合的黑色素瘤特异性代谢标记T细胞的动物的脾脏中，我们都看到了T辅助细胞和细胞毒性T细胞的大幅增加，并且有明显的迹象表明，经过修饰的T细胞增加了肿瘤特异性活性。”

研究人员认为部分原因可能是树突状细胞(dc)是更广泛的肿瘤定向免疫反应的关键协调者，与不含IL-12的T细胞相比，具有偶联IL-12的黑色素瘤特异性T细胞更强烈地刺激树突状细胞。“我们认为我们的方法可以增强肿瘤特异性免疫周期。首先，过养转移的il -12偶联T细胞分化并杀死肿瘤细胞子集，导致释放不同的肿瘤特异性抗原，这些抗原被dc吸收并处理，dc将它们呈现给附近淋巴结中的其他肿瘤特异性T细胞，然后这些T细胞也入侵肿瘤，直接促进肿瘤细胞的杀伤和更多抗原的扩散，”Liu假设道。该团队观察到的抗原扩散效应可能与实体瘤的治疗非常相关，实体瘤通常具有高度异质性的细胞组成，因此仅针对一种抗原更难攻击。

在他们研究的最后一部分，研究人员将他们的T细胞方法用于小鼠淋巴瘤模型的CAR-T细胞治疗。含有结合IL-12的代谢标记CAR-T细胞能够破坏肿瘤的发展，延长之前注射淋巴瘤细胞的小鼠的生存，并且在缺乏IL-12的剂量下CAR-T细胞无法治愈动物。

“这种癌症免疫治疗新方法的直接和优雅的性质为癌症患者提供了巨大的潜力。我们很高兴通过Wyss研究所的高优先级验证项目计划来支持这一努力，这将有望加速其向临床的发展，”Wyss创始董事说Donald Ingber医学博士，博士，他也是犹达·福克曼血管生物学教授哈佛医学院和波士顿儿童医院的Hansjörg Wyss生物工程教授在海洋。

参考:刘勇，阿杜-伯奇，Brockman JM，等。细胞因子偶联增强T细胞治疗。Proc。国家的。学会科学．2023年,120 (1):e2213222120。doi:10.1073 / pnas.2213222120

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