中枢神经系统自体免疫性疾病的抗BCMA CAR-T细胞疗法单细胞分析

2024-05-30 Thu
单细胞分析抗BCMA CAR-T细胞疗法在中枢神经系统自身免疫病患者中的应用引言在中枢神经系统(CNS)自身免疫病的治疗中，嵌合抗原受体(CAR)T细胞治疗展示出潜在的长效控制能力。本文研究了抗BCMA（B细胞成熟抗原）的CAR-T细胞在治疗视神经脊髓炎谱系病(NMOSD)中的效果。NMOSD是一种中枢神经系统的炎性自身免疫性脱髓鞘疾病，以视神经炎和脊髓炎的反复发作为特征，导致严重的神经功能缺损。目前的NMOSD治疗手段并不能有效针对CNS内的免疫失调。
CAR-T细胞疗法在血液癌症治疗中显示出显著潜力，但其在自身免疫病中的效果和分子机制尚不明确。本文通过单细胞多组学测序，研究了五名接受抗BCMA CAR-T细胞治疗的NMOSD患者，以探讨CAR-T细胞在体内的特性和免疫变化。
研究来源该研究由Chuan Qin、Min Zhang、Da-Peng Mou等一系列学者完成，其中主要研究机构包括华中科技大学同济医学院、北京同仁医院、南京IASO生物科技有限公司等。研究发表于2024年5月10日的《Science Immunology》。
研究流程工作流程细节a) 研究流程：
- 初步免疫细胞分析：
研究从五名抗AQP4 IgG阳性、难治性/复发性NMOSD患者和五名年龄和性别匹配的对照者中，采集外周血单个核细胞(PBMCs)和脑脊液(CSF)进行单细胞转录组、T细胞受体（TCR）和B细胞受体（BCR）数据生成，总共获取了113,766个免疫细胞的单细胞转录组数据。
- CAR-T细胞治疗及单细胞多组学测序：
对五名接受抗BCMA CAR-T细胞疗法的NMOSD患者进行长时间的血液和CSF样本采集，进行单细胞多组学分析，以研究CAR-T细胞在体内的动态变化和免疫系统的相应改变。
b) 主要结果：
- 免疫细胞变化：
分析显示抗AQP4 IgG阳性NMOSD患者的血液和CSF中B细胞系异常扩展，尤其是浆母细胞和浆细胞。
- CAR-T细胞动力学：
通过流式细胞术和单细胞TCR测序，研究发现抗BCMA CAR-T细胞在注射约10天后达到峰值，然后在一个月内显著减少。CAR-T细胞表达高水平的增殖和炎症基因，并在晚期表现出髓样特点。
c) 研究结论和价值：
- CAR-T细胞注射后的不同时间点，主要参与细胞为增殖的CD8+效应T细胞，具有抑制性细胞毒性表型。抗BCMA CAR-T细胞在NMOSD患者中显示出不同于血液恶性肿瘤的特征。
- CAR-T细胞的化学趋化性增强，有助于其穿过血液脑脊液屏障，消除CSF中的浆母细胞和浆细胞，并减轻神经炎症。
- 对CAR-T细胞持久性的研究表明，CD44高表达可能与CAR-T细胞在体内的持久性有关，为未来治疗方案优化提供了新思路。
研究细节实验设计及数据分析研究从五名反复发作的抗AQP4 IgG阳性NMOSD患者和五名年龄、性别匹配的对照体中分别采集血液样本和CSF样本。通过单细胞转录组测序建立了113,766个免疫细胞的转录组数据。同时，进行TCR和BCR序列的配对分析，并使用单细胞多组学测序评估治疗过程的不同时点的CAR-T细胞动力学变化。
结果分析B细胞扩展：
在NMOSD患者的CSF和血液中，发现B细胞、尤其是浆母细胞和浆细胞显著扩展。通过单细胞测序和配对分析，识别到CSF中的B细胞克隆主要来自CNS特定部位，而非循环前体细胞。
CAR-T细胞治疗效果：
研究发现CAR-T细胞治疗后，CSF中的浆母细胞和浆细胞显著减少，表明CAR-T细胞有效穿过血液脑脊液屏障并在CSF中发挥作用。注射后CAR-T细胞显示出高水平的化学趋化基因的表达，这可能是其有效穿越屏障并清除CSF中异常细胞的机制。
CAR-T细胞持久性：
分析表明，CAR-T细胞中CD44的高表达与其在体内的持久性相关，而Sell基因的低表达则提示其是一种短命效应细胞。基因富集分析显示，长久持久性的CAR-T细胞在氧化磷酸化（oxphos）和颗粒酶A信号通路上显著活跃。
主要结论研究结果表明，抗BCMA CAR-T细胞治疗能够减轻NMOSD患者的神经炎症，解决目前治疗手段不充分的问题。该疗法通过跨越血液脑脊液屏障，消除CSF中的病变B细胞，调整免疫系统状态，从而起到治疗效果。分析还发现在NMOSD可能存在独特的抑制性细胞毒表型，可能需要针对性的细胞设计优化。
研究亮点化学趋化性：CAR-T细胞的化学趋化特性增强，使其能够高效穿过血液脑脊液屏障，这是该研究的一个新发现。
CAR-T细胞的持久性：CD44的高表达和Sell的低表达，提示未来可以通过调控这些标记物来增强CAR-T细胞的持久性。
临床意义：研究结果证明了CAR-T细胞在治疗难治性CNS自身免疫病中的潜力，提出了新的治疗策略。
这项研究阐述了抗BCMA CAR-T细胞治疗在视神经脊髓炎谱系病中的机制，并为未来的CAR-T细胞治疗方案提供了重要的新见解。