单细胞框架可以增强CAR - t细胞治疗

圣裘德儿童研究医院的科学家已经证明，在某些情况下，抗癌嵌合抗原受体(CAR) T细胞的长期性能可以在治疗前预测。该研究提供了一个独特的基于细胞测序的框架来测量和提高CAR - t细胞免疫治疗性能。

CAR - T细胞通过控制病人的免疫系统来识别和杀死癌细胞。这种免疫疗法已被证明对治疗儿童和成人白血病和淋巴瘤有效，但随着时间的推移，这种疗法有时会失败或动摇。

利用实验室的先进技术，圣裘德的研究人员发现，在用于治疗的全部CAR - T细胞中，有一小部分CAR - T细胞在注入急性淋巴细胞白血病(ALL)儿童体内时产生了大部分持久的抗癌活性。

科学家们创建的方法框架可以作为改进其他CAR - t细胞疗法的模板，为这些免疫疗法的复杂性提供指导。

“这是一个令人惊讶的发现，”联合通讯作者、圣犹大免疫学系的保罗·托马斯博士说。“看起来，输注前产品中非常小的一部分，当然是少数CAR阳性T细胞，实际上有助于患者的抗肿瘤反应。”

在这项研究之前，研究人员认为大多数CAR - T细胞在单一制备中是相似的，癌症清除活性代表了这些制备细胞的平均活性。

“我们证明，在这种情况下，一小群细胞是癌症清除的驱动力，”联合通讯作者、圣裘德免疫学系的杰里米·蔡斯·克劳福德博士说。“找到治疗驱动细胞的能力很重要，因为在未来，这种方法的改进版本可以用于识别和富集对患者有帮助的注入细胞，而不是对患者没有帮助的细胞。”

潜在成功的标志

科学家们在注入前的CAR - T细胞中发现了一种独特的基因表达“特征”，它成为了效应T细胞，一种杀死癌细胞的免疫细胞。研究小组在这个特征中发现了三个编码t细胞表面表达的蛋白质的基因。携带特定表面蛋白组合的细胞成为效应T细胞;其他CAR - T细胞功能失调。

通过表面标记对细胞进行分类的技术已经存在，并且可以用来丰富CAR - t细胞制剂，只包括注定会成为有效癌症杀手的细胞。研究人员澄清说，在这项研究中发现的细胞表面标记物可能是CAR - T细胞、ALL和患者群体的独特组合。但是，研究人员首创的方法可以作为其他CAR - t细胞疗法如何改进的原理证明。

为了找到这个特征，研究人员在实验室里收集了CAR - T细胞，然后给患者注射(预输注)。在研究进行了几周或几个月后，研究人员收集了患者的血液样本。他们能够通过单细胞RNA测序来追踪注入的CAR - T细胞的命运。

“现在，”托马斯说，“几乎所有的CAR产品都在批量评估。我们表明，你需要从单细胞水平来定义那些将成为患者关键效应因子的细胞的表型。”

识别CAR - t细胞后代的条形码

研究人员的新方法将t细胞“条形码”与儿童癌症患者的单细胞基因表达测序结合起来。这使得它们能够跟随t细胞谱系。从患者身上提取的每个原始t细胞谱系都有一种独特的蛋白质，称为t细胞受体(TCR)。在患者体内，活化的CAR - T细胞在遇到癌细胞后会分裂和增殖。因此，来自具有相同TCR的患者的每个T细胞都来自相同的原始T细胞谱系，在输注前在实验室中进行了修改。因此，TCR可以作为CAR - T细胞特定谱系的条形码。

科学家们对输注前细胞和治疗后患者样本中的TCRs进行了测序。利用机器学习，研究人员比较了来自单细胞测序的基因转录本，以观察细胞是否成为效应器。通过追踪，研究人员发现一小部分输注前细胞，特别是那些具有预效应因子特征的细胞，成为效应因子并在患者体内增殖。

由于圣犹达的跨部门合作努力，旨在整合临床试验和基础免疫学研究，称为转化免疫学和免疫治疗中心(CeTI2)，这是首个此类研究成为可能。科学家从一项名为SJCAR19的临床试验中获得了样本，这是圣犹达第一个由研究者发起的CAR - t细胞治疗研究，由研究合著者、圣犹达骨髓移植和细胞治疗系医学博士Aimee Talleur领导。

“这项研究表明了巨大的团队努力，汇集了来自基础科学和临床的研究人员，”联合通讯作者、圣裘德骨髓移植系和细胞治疗主席Stephen Gottschalk博士说，“它突出了团队科学的优点，以及单细胞技术与大数据分析相结合的前景，以开发有效的癌症细胞免疫疗法。”

参考:李志强，李志强，李志强，等。内源性T细胞受体谱系鉴定的高效cd19特异性CAR - T细胞的共同轨迹。癌症的发现．2022: candisc.1508.2021。doi:2159 - 8290. - 10.1158 / cd - 21 - 1508

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