嵌合抗原受体的间充质基质细胞用于增强免疫抑制

2024-05-23 Thu
嵌合抗原受体的间充质基质细胞用于增强免疫抑制背景介绍间充质基质细胞(Mesenchymal Stromal Cells, MSCs)是多能细胞，存在于几乎所有组织中，具有显著的免疫抑制、再生特性。这些特性使得MSCs在免疫疾病和组织再生的治疗中被广泛研究。尽管同种异体MSCs的临床试验展示了其安全性，然而其免疫抑制效能和治疗结果迄今仍未令人满意。为了提高MSCs的免疫抑制效果，本研究通过细胞工程技术，对来自健康供体脂肪来源的初级MSCs进行改造，开发了一种新的治疗策略。
论文来源本研究由Olivia Sirpilla、R. Leo Sakemura和Mehrdad Hefazi等人完成，隶属于Mayo Clinic的T Cell Engineering部门，以及Division of Hematology等多个部门。本论文刊登在2024年4月的《Nature Biomedical Engineering》期刊上。
研究流程实验设计和流程嵌合抗原受体（CAR）的优化和表达：
通过使用聚阳离子增强剂的慢病毒载体，研究团队成功在健康供体脂肪来源的MSCs中高效转导CAR。特别是通过蛋白硫酸盐优化，达到了≥70%的转导效率。
实验使用了多种抗原特异性CAR构建体，尤其是针对移植物抗宿主病(GvHD)的E-cadherin（E-cad）靶向CAR-MSCs（ECCAR-MSCs）。
Ecad-directed CAR-MSCs的开发：
利用噬菌体展示技术生成了多个针对Ecad的scfv克隆，并通过序列优化选择了高交叉反应性scfv（hmcecad.6）。
设计并稳定表达出了包含hmcecad.6的CAR-CD28ζ结构，以增强MSCs的免疫抑制功能。
CAR-MSC的免疫抑制试验：
在体外和体内实验中，ECCAR-MSCs展示了优越的抗原特异性T细胞抑制效果。通过流式细胞术检测，验证了ECCAR-MSCs在各种供体中的转导效率。
GVHD模型中的试验：
在小鼠模型中，ECCAR-MSCs通过抗原特异性刺激显著抑制了T细胞活性，并改善了小鼠的GVHD症状和存活率。
实验通过体内光学成像和免疫荧光染色，确认了ECCAR-MSCs在GVHD小鼠模型中对Ecad+结肠组织的特异性迁移。
ECCAR-MSC的免疫抑制机制探索：
RNA测序和蛋白质组学分析显示，CAR的抗原特异性刺激激活了MSCs的免疫抑制基因和信号通路，如IL-6、IL-10和NF-κB等。
进一步验证了这些信号通路在增强免疫抑制中的作用。
实验结果T细胞抑制效果：
ECCAR-MSCs在体外试验中，通过抗原特异性刺激（Ecad+细胞），展示了剂量依赖的T细胞抑制效果，并且在多个供体的实验中均表现一致。
体内抗肿瘤模型实验：
在小鼠肿瘤模型中，与未处理的MSCs相比，ECCAR-MSCs显著抑制了CD19-CAR T细胞的抗肿瘤活性，促进肿瘤生长并提高小鼠的存活率。
ECCAR-MSCs的抗原特异性刺激显著增强了其对Ecad+肿瘤细胞的免疫抑制效果。
GVHD模型中的治疗效果：
在GVHD小鼠模型中，ECCAR-MSCs显著减轻了小鼠的体重损失，缓解GVHD症状并提高存活率。
ECCAR-MSCs通过抗原特异性迁移至Ecad+组织，有效抑制了T细胞的活性。
免疫信号通路的激活：
RNA测序显示，经过抗原特异性刺激的ECCAR-MSCs中，免疫抑制信号通路如IL-6、IL-10和NF-κB显著上调。
含CD28ζ信号域的CAR构建体展示了更强的免疫抑制效能。
结论及研究价值科学意义：
该研究开发了一种有效增强MSCs免疫抑制功能的CAR技术，展示了其在GVHD和肿瘤抑制中的潜力。
通过抗原特异性刺激，ECCAR-MSCs激活了免疫抑制基因通路，提高了T细胞抑制效果，这为进一步优化免疫细胞治疗提供了科学依据。
应用价值：
ECCAR-MSCs作为一种“现成”的细胞治疗技术，有望在GVHD、克罗恩病和溃疡性结肠炎等免疫介导疾病中推广应用。
其免疫抑制效果和安全性在小鼠和犬模型中的初步验证，为临床转化奠定了基础。
研究亮点：
本研究首次展示了通过CAR构建体设计和信号域优化，MSCs在增强免疫抑制中的应用潜力。
通过验证ECCAR-MSCs在多个体内外模型中的安全性和有效性，展示了这一技术在未来临床应用中的广阔前景。
总结这项研究展示了通过嵌合抗原受体技术增强间充质基质细胞的免疫抑制功能，提出了一种新的细胞治疗方法，有望为免疫介导疾病的治疗带来重要突破。研究结果表明，ECCAR-MSCs在体外和体内均表现出显著的免疫抑制效果，并具有良好的安全性，为未来的临床应用提供了可行的方案。