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避免异体CAR-T免疫排斥问题,基因编辑iPSC细胞具有无限潜力
2021-06-16 09:30:16

 

 

目前已上市的CAR-T细胞和大部分在研细胞免疫疗法仍然属于自体疗法。然而,自体策略成本高、等待时间长、T细胞质量参差不齐、治疗实体瘤效果不明显等局限性,使得同种异体T细胞疗法的开发显得尤为必要。

 

 

京都大学Shin Kaneko教授团队利用CRISPR/Cas9基因编辑开发了一种低免疫原性的同种异体诱导多能干细胞(iPSC)来源T细胞疗法,该研究成果于近日发表在Nature Biomedical Engineering上。

 

 

一个用于肿瘤免疫治疗的理想T细胞产品,除了需必备抗原特异性效应功能外,还应具有以下特征:

 

1. 没有针对宿主正常细胞不必要的效应功能,以避免移植物抗宿主反应(GVHD);

2. 具有宿主可接受的抗原性水平,以阻止免疫排斥;

3. 含有大量的初始T细胞和TSCM细胞,以确保足够的T细胞扩增和持久性。

 

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然而,很难从同种异体供体T细胞中生成此类T细胞。删除同种异体因子和激活细胞毒性免疫细胞的因子,是保护T细胞移植物免受免疫排斥的一种可行的解决方案,但是对T细胞(尤其是使用原代T细胞)多次进行基因组编辑通常需要多步重复操作(包括多次循环进行T细胞扩增),可能会导致最终T细胞产物的衰竭和功能丧失

 

iPSC细胞具有无限扩增潜力,可以分化为任何细胞类型,包括用于过继细胞免疫疗法的T细胞。重要的是,它们的扩增和分化潜力都不受多次基因编辑的影响。因此,将iPSC应用于同种异体T细胞疗法的开发具有巨大潜力。

 

不过应该对哪些基因加以编辑来避免移植T细胞的免疫排斥呢?Shin Kaneko教授表示:“为了使移植物存活,需要抑制3类免疫细胞。其中,CD8 T细胞引起最强烈和最危险的反应,此外,CD4 T细胞和NK细胞也必须加以考虑。” 

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已有研究表明,表达HLA-I的野生型iPS-T会引起同种异体CD8 T细胞的免疫反应,因此,该研究中利用CRISPR/Cas9敲除了构建HLA-I分子的关键基因B2M(下图1)。对于CD4 T细胞由HLA-II介导不必要的激活反应,则选择敲除了CIITA基因(下图2)。为减少NK细胞的“自我攻击”(missing-self attack),选择了转导NK细胞抑制性配体HLA-E,并敲除NK细胞激活性配体PVR(下图3和4)。

 

▲ 制备基因编辑iPS-T细胞的图示
(图片来源:nature

 

此外,Shin Kaneko教授团队还将嵌合抗原受体 (CAR) 技术整合到经过一系列基因编辑的iPS-T细胞中,并在白血病或淋巴瘤小鼠模型中进行了测试。

 

研究表明基因编辑不会损害CAR的有效性,相比于没有经过基因编辑的细胞,改造过的低免疫原性CAR iPS-T细胞显示出更强的抗癌效果

 

▲ 在小鼠生存期差异显著
(图片来源:nature

 

总体而言,避免移植T细胞的免疫排斥是同种异体肿瘤免疫疗法成功的关键。这项研究证明了通过敲除iPSC中HLA-I(B2M)、HLA-II基因(CIITA)和NK细胞激活性配体(PVR),并敲入NK细胞抑制性配体(HLA-E)所获得的同种异体多能干细胞,是作为同种异体T细胞疗法来源的一种潜在策略。

同种异体CAR-T正在蓬勃发展

 

 

开发同种异体CAR-T疗法是目前发展的一个重要方向,通过从健康的供体中收集T细胞/利用iPSC衍生T细胞,可以作为现货(off-the-shelf)供应链的产品制造。同时,同种异体细胞允许更高的再现性,还能够降低制造成本。

 

 

▲ 自体 vs. 同种异体CAR-T的特征
(图片来源:nature reviews

 

 

近几年,同种异体CAR-T疗法也逐步取得了较大的进展。总的来说,国外在这一领域起步较早,领头企业包括Fate Therapeutics、Cellectis、Celyad、Allogene、CRISPR Therapeutics、Precision等。

 

国内在当前 CAR-T 细胞疗法蓬勃发展的背景下,也涌现出了许多同种异体CAR-T玩家,许多产品已步入临床阶段。

 

本月,博生吉医药宣布其自主研发的CD7-CAR-T细胞注射液(研发代号:PA3-17注射液)的临床试验申请,获得国家药品监督管理局药品审评中心受理,适应症为成人复发/难治性CD7阳性血液淋巴系统恶性肿瘤患者。

 

该注射液是利用患者干细胞移植供体的T淋巴细胞生产的一种靶向CD7的CAR-T细胞药物,该产品采用高度优化的全自动制备工艺,成本显著降低,将有望成为移植后复发患者的新选择。 

 

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