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行业观点 | Vδ2 CAR-T 细胞作为下一代免疫疗法的巨大潜力

2024-06-26    行业资讯


嵌合抗原受体(CAR)T 细胞疗法在治疗侵袭性 B 细胞淋巴瘤和白血病方面取得了显着成功,可实现持久缓解。但由于抗原异质性、免疫抑制肿瘤微环境以及与 CAR-T 细胞归巢相关的挑战,CAR-T 细胞在治疗实体瘤方面并未取得类似的成功。目前CAR 工程主要关注传统的αβ T细胞,且多为自体CAR-T疗法;相比之下,Vδ2-T细胞自身的免疫学特性,有望作为新一代癌症免疫治疗的免疫效应细胞,特别是通用型CAR-T疗法。然而,Vδ2-T细胞在癌症研究中的应用仍处于早期阶段,还有许多挑战需要克服。

2024年5月,《CLINICAL CANCER RESEARCH》期刊发表了题为“Arming Vδ2 T cells with chimeric antigen receptors to combat cancer”的综述,对Vδ2-T细胞生物学CAR工程进行了全面概述,指出Vδ2 CAR-T细胞作为下一代免疫疗法基础的潜力,“细胞知聊”本期为您带来相关内容介绍。

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Vδ2-T的细胞生物学


与传统αβT细胞相反,γδT细胞打破了先天性免疫和适应性免疫之间的二分法。它们可以快速启动免疫反应,而无需经历传统T细胞所需的扩增和分化阶段;同时分泌大量细胞因子和促炎趋化因子,并协作和/或激活免疫系统的其他细胞,增强针对病原体的免疫反应。

人类γδT细胞占外周血中T细胞群的3-5%,主要作用是监测环境并启动针对感染、细胞转化和组织损伤的免疫反应。它们的TCR不受MHC限制,从而能够快速激活;还表达各种激活性和抑制性NK受体以及不同的细胞因子受体,如IL-2R和IL-15R,可以精细调节其免疫激活。一旦激活,γδT 细胞表现出与αβT细胞相似的细胞毒活性,释放可溶性介质,如穿孔素和颗粒酶,以及促炎细胞因子。当暴露于IL-10和TGF-β等免疫抑制细胞因子时,它们还可以表现出调节表型,并通过直接分泌这些细胞因子来发挥免疫抑制功能。此外,γδT细胞可以作为抗原呈递细胞(APC)发作用,并在吞噬凋亡细胞或感染细胞或癌细胞后,激活未成熟树突状细胞和初始αβT细胞。它们还表达经典的APC标记物,包括MHC、CD80、CD86或CD11a。

外周血中超过90%的γδT细胞表达Vδ2链,绝大部分与Vγ9链配对。这些细胞可以在不同的分化阶段发现,包括循环时的初始状态和中枢记忆状态。一旦到达肿瘤或感染部位,它们就会转变为效应记忆TEM和常驻记忆 TRM群体状态。Vδ2-T细胞被细菌和真核细胞产生的称为磷酸抗原(pAg)的非肽磷酸化分子激活(图 1)。氨基二磷酸盐(ABP)会破坏甲羟戊酸途径,导致异戊烯焦磷酸(IPP)积累并随后激活Vδ2-T细胞。Vδ2-T细胞还表达调节其激活的次级受体,包括NKG2D和DNAM-1等NK受体,NKG2A等抑制性受体和免疫检查点蛋白。这些受体在免疫耐受中发挥作用,以保护正常细胞。
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▲图1: 充分利用 Vδ2 T 细胞的特性。

(A) Vδ2 T 细胞具有有趣的先天性和 HLA 依赖性肿瘤识别能力,对细胞内磷酸抗原(pAg)浓度敏感,可通过唑来膦酸或 IPP 类似物上调。

(B) 使用不同细胞因子(IL-2、IL-15、IL-21 或 IFN-γ)增加 NK 样反应

(C) 通过使用 CAR 进行工程设计以提高其对其他抗原的识别能力。

(D) Vδ2 T 细胞还表现出类似 CPA 的特征,使它们能够成熟其他免疫细胞,如未成熟的树突状细胞或幼稚的 αβ T 细胞。



Vδ2-T细胞在癌症免疫治疗中的

研究进展


鉴于其对肿瘤细胞的广泛而有效的识别及其同种异体使用的潜力,γδT细胞在涵盖多种肿瘤和具有不同MHC等位基因的患者中,成为极具吸引力的免疫效应候选细胞。此外,在多种肿瘤中观察到HMG-CoA还原酶(甲羟戊酸途径中的限速酶)活性异常导致参与Vδ2-T 细胞激活的IPP积累。因此,一些临床试验试图通过系统地输送氨基二磷酸盐(ABP)或从患者外周血中体外扩增自体Vδ2-T细胞,然后进行过继细胞移植(ACT)来激活体内 Vδ2-T细胞(表 1)。这些策略已针对多种癌症进行了探索,包括多发性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤、急性髓性白血病、前列腺癌、肾细胞癌、结直肠癌、乳腺癌、黑色素瘤或神经母细胞瘤。ABP给药通常耐受性良好可增加循环 Vδ2-T细胞的数量,并引发患者的各种临床反应。然而,ABP通过肾脏排泄和骨吸收迅速从循环中消除;此外,在临床前灵长类动物模型和临床试验中,ABP激活Vδ2-T细胞似乎会导致衰竭。


Vδ2 T细胞的制造和工程化


Vδ2 CAR-T细胞的制造

Vδ2 T细胞通常在IL-2与天然或合成pAg激动剂(如HMBPP或BrHPP)组合存在的情况下,从健康供体新鲜分离的PBMC中扩增。据报道,2 周内可以从全血来源的PBMC(<10 ml)中生产至少1e8个Vδ2-T 细胞。这些细胞在体外对多种肿瘤细胞类型表现出强大的细胞毒性和抗肿瘤活性。进一步研究报道,pAg激动剂与其他细胞因子(例如IL-15或IL-21)组合可增强 Vδ2 T细胞的抗肿瘤细胞毒性,其他也有报道使用唑来膦酸盐和IL-2扩增 Vδ2 T细胞。最近,Xu等人开发了一种新的Vδ2T细胞扩增方案,涉及与唑来膦酸盐、IL-2、IL-15和维生素C一起孵育,当注射到小鼠异种移植模型中时,可以改善细胞增殖、分化、细胞毒性和持久性。此外,还研究了基于饲养细胞的Vδ2 T细胞扩增方法。当MHC-II+细胞存在或清除αβ T细胞,似乎可以改善Vδ2 T细胞的体外扩增。

然而,无法根据初始γδT细胞百分比来预测扩增是否成功,这凸显了寻找最佳扩增供体的复杂性。几项研究揭示了健康个体的个体间Vδ2亚群异质性,包括增殖性Vδ2功能亚群与细胞毒性Vδ2功能亚群的不同频率。比如,有报道称Vδ2 T细胞的体外扩增导致针对胶质母细胞瘤细胞的高细胞毒性或低细胞毒性Vδ2 T细胞,具体取决于供体


T细胞的CAR工程

 CAR是合成受体,通过将细胞外抗原结合成分与细胞内信号传导结构域合并来重定向抗原识别并触发T细胞激活。虽然CAR的生成是经验性的,但其设计是平衡免疫治疗功效和毒性的关键(图 2)。
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▲图2: 提高CAR T细胞效率的创新策略



目前的Vδ2 - CAR-T 细胞方法

Vδ2-T细胞中的CAR工程在二十年前已有报道。Vδ2-T细胞从健康供体的外周血中扩增,并用编码GD2-CD19-CAR 的重组逆转录病毒进行有效转导。这些Vδ2-CAR-T细胞有效识别并杀死表达抗原的肿瘤细胞。而与 CD19-CAR常规T细胞不同,当ABP或缺乏MHC-I表达的肿瘤细胞增强 pAg的内源性产生时,CD19-CAR Vδ2 T细胞也能够杀死CD19阴性白血病细胞。最近,由iPSC产生的Vδ2-CAR-T细胞在IL-15存在的情况下表现出持续的肿瘤细胞毒性。此外,Vδ2-CAR-T细胞对儿童高级别胶质瘤也表现出与传统CAR-T细胞相似的细胞毒性(BioRxiv 2023.11.17. 567375v1)。 

  最近已经启动了两种使用同种异体Vδ2 CAR-T细胞的临床试验(表 1)。大多数研究都包括患有B细胞恶性肿瘤的患者,并研究表达抗CD20-CAR的同种异体Vδ2-T细胞。初步结果表明,这些Vδ2 CAR-T细胞耐受性良好,具有良好的安全性和令人鼓舞的初步疗效。另一种方法是在新加坡进行的,研究NKG2L CAR Vδ2-T细胞在不同类型的复发或难治性肿瘤患者中的安全性和耐受性,目前还没有公布的结果。
公布的结果.png

表1. 部分 γδ T 细胞免疫治疗



Vδ2 CAR-T 细胞作为下一代实体瘤免疫疗法的基础


使用 Vδ2 CAR-T 细胞带来了许多优势,特别是(1)可以通过其 TCR、NKG2D 多样性和/或 CAR 实现先天OR门控策略工程,以及(2)同种异体的ACT环境和“现货型” CAR-T 细胞(表 2)。
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表2.Vδ2CAR-T细胞策略与传统CAR-T细胞的比较



Vδ2 CAR-T 细胞的多种免疫反应性可克服肿瘤异质性

实体瘤的特点是患者之间和患者内部存在强烈的异质性,甚至由于 CAR-T细胞疗法后靶向TAA表达的丧失而加剧了这种异质性。在这种情况下,使用Vδ2 CAR-T细胞可以防止传统CAR-T细胞治疗中观察到的抗原丢失或下调引起的肿瘤逃逸。Vδ2 CAR-T细胞可以通过其TCR和NKG2D受体识别多种TAA,这种配体的多样性与其差异化调节相结合,使得Vδ2 T细胞对更广泛的肿瘤信号敏感,并对肿瘤免疫逃避更加有效。如前所述,肿瘤细胞表现出甲羟戊酸途径失调,导致Vδ2 T细胞激活。许多研究报告称,BTN3A1以及各种NKG2D配体通常在癌症中表达。NKG2D通路在肿瘤免疫监视中的重要性已通过传统NKG2D-CAR-T 细胞的临床前和临床研究得到证明,这些细胞可以迁移到肿瘤部位,延长荷瘤小鼠的存活时间并提供针对肿瘤再次攻击的保护。


使用 Vδ2 CAR-T 细胞限制免疫抑制肿瘤微环境

1. 细胞动力学免疫抑制微环境

实体瘤的TME主要以TNF-α、IL-1和IL-6等促炎细胞因子为主,它们促进肿瘤细胞增殖并招募免疫抑制细胞包括调节性T细胞(Treg)M2极化肿瘤细胞相关巨噬细胞(M2-TAM)未成熟骨髓细胞(MDSC)。这些细胞产生各种免疫抑制细胞因子,包括参与肿瘤逃逸的TGF-β、IL-4 或 IL-10。Treg和M2-TAM的积累也与不良预后相关。因此,通过化疗消除内源性淋巴细胞可改善ACT临床反应。作为Vδ2-T细胞的有效激活剂,IL-15和IL-21 都可以被认为是由Vδ2 CAR-T细胞分泌的。但IL-15或IL-21引起的Vδ2 CAR-T细胞增殖增强,导致IFNγ和TNFα产生增多,这可能导致细胞因子释放综合征的发生。在这种情况下,以诱导方式分泌细胞因子的Vδ2 CAR-T细胞可以保证该策略的安全性


2. 代谢免疫抑制微环境

由于血管功能障碍和肿瘤细胞对营养的高需求,TME表现出异常的代谢特征,包括缺氧、酸性条件和葡萄糖利用率有限。这种代谢环境会阻碍T细胞功能,同时促进Treg分化和M2-TAM极化。缺氧进一步降低Vδ2-T细胞的细胞毒性和持久性,同时增强Treg活性。

在这种情况下,代谢抑制剂可能会改善Vδ2-T细胞功能。肿瘤细胞中过度活跃的甲羟戊酸代谢可能会抵消由于激活后LDL与其受体结合,而导致Vδ2-T细胞细胞毒性的降低。二甲双胍优先抑制肿瘤细胞中的线粒体氧化磷酸化,有效减少肿瘤缺氧环境,并在临床前模型中特异性恢复Vδ2-T细胞对肿瘤细胞的细胞毒性。


Vδ2 CAR-T 细胞的招募


与标准疗法相结合

放射疗法仍然是标准的癌症治疗方法,这种治疗可以触发各种有效的抗肿瘤免疫反应,包括揭示隐藏的肿瘤抗原、产生新抗原以及诱导NKG2D配体的表达。最近的一项研究强调了在临床前模型中放疗与传统NKG2D-CAR-T细胞相结合的协同效应。这种组合增强了CAR-T细胞对肿瘤部位的归巢并增加了其细胞毒性从而实现了针对肿瘤再攻击的长期保护。回顾性分析还表明,放疗可以改善局部肿瘤控制。在化疗中也观察到了类似的益处,化疗不仅诱导γδT细胞快速浸润到肿瘤中,而且还导致各种临床前模型中肿瘤细胞死亡显着增加。工程化耐药Vδ2-T细胞甚至被设计用来防止化疗消除它们,目前正在临床研究将此方法与Vδ2CAR-T细胞相结合的可行性,初步结果尚未报告(NCT04165941)。


与免疫检查点抑制剂组合

临床试验一直在探索使用免疫检查点抑制剂(ICI)来重振既往的抗肿瘤 T 细胞反应。ICI与CAR-T 细胞疗法的结合在临床研究中具有良好的结果(NCT02706405、NCT03310619、NCT02926833、NCT03287817)。然而,许多患者对ICI治疗没有反应,并在两年内出现肿瘤复发。在这种情况下,Vδ2 CAR-T细胞可以被设计为分泌针对PD-L1或PD-1等免疫检查点的抗体,这一策略在传统CAR-T细胞的临床前研究中已显示出前景。有趣的是,在EBV驱动的B细胞淋巴瘤模型中,虽然传统的T细胞反应受到抑制性配体的控制,并且需要同时使用PD-1和CTLA4抗体以减轻肿瘤负荷但单剂量Vδ2T细胞几乎完全阻止了肿瘤的生长


结论


Vδ2-T细胞以其独特的特性,为癌症免疫治疗提供了广阔的前景。抗肿瘤靶向的Vδ2 TCR与固有的NK细胞特性和CAR工程相结合,使其成为对抗实体瘤的有吸引力的候选者。而其同种异体使用的潜力及“现货性”也吸引了众多研究者的目光。过去的临床试验表明,自体Vδ2-T细胞的ACT耐受性良好,并有可能触发抗肿瘤免疫反应。正在进行的临床试验将提供重要的结果,以确定CAR工程改造的Vδ2-T细胞的益处


信息来源:细胞知聊

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