中枢神経系自己免疫疾患患者における抗BCMA CAR-T細胞療法の単一細胞解析

序論

中枢神経系（CNS）自己免疫疾患の治療において、キメラ抗原受容体（CAR）T細胞治療は長期的な制御能力を示しています。本研究では、視神経脊髄炎スペクトラム障害（NMOSD）の治療における抗BCMA（B細胞成熟抗原）CAR-T細胞の効果を検討しました。NMOSDは中枢神経系の炎症性自己免疫脱髄疾患であり、視神経炎および脊髄炎の再発が主な特徴で、重篤な神経機能障害を引き起こします。現時点でのNMOSD治療手段は、CNS内の免疫不全を効果的に標的にすることはできません。

CAR-T細胞療法は血液のがん治療において顕著な可能性を示しましたが、その自己免疫疾患における効果と分子機序はまだ明らかではありません。本論文では、単一細胞オミクス解析を通じて、抗BCMA CAR-T細胞治療を受けた5名のNMOSD患者を調査し、体内のCAR-T細胞の特性と免疫変化を探りました。

研究の出典

本研究はChuan Qin、Min Zhang、Da-Peng Mouなどの一連の学者によって行われ、その主な研究機関には華中科技大学同済医学院、北京同仁医院、南京IASOバイオテクノロジー有限公司などが含まれます。研究は2024年5月10日の『Science Immunology』に掲載されました。

研究プロセス

作業プロセスの詳細

a) 研究プロセス： - 初期免疫細胞解析： 研究は5人の抗AQP4 IgG陽性の難治性/再発性NMOSD患者と、年齢および性別を一致させた5人の対照者から、末梢血単核細胞（PBMCs）および脳脊髄液（CSF）を収集し、単一細胞トランスクリプトーム、T細胞受容体（TCR)およびB細胞受容体（BCR）データの生成を行いました。合計113,766個の免疫細胞の単一細胞トランスクリプトームデータを取得しました。 - CAR-T細胞療法および単一細胞オミクス解析： 五名の抗BCMA CAR-T細胞療法を受けたNMOSD患者から長期間にわたる血液およびCSFサンプルを収集し、単一細胞オミクス解析を実施。体内のCAR-T細胞の動態変化と免疫システムの応答を調査しました。

b) 主な結果： - 免疫細胞の変化： 抗AQP4 IgG陽性NMOSD患者の血液およびCSFにおいて、特に形質芽細胞および形質細胞が顕著に増殖していることが分析により示されました。 - CAR-T細胞の動態： フローサイトメトリーおよび単一細胞TCRシーケンシングの結果により、抗BCMA CAR-T細胞は注射から約10日後にピークに達し、その後一ヶ月以内に極めて少なくなることが明らかになりました。CAR-T細胞は増殖および炎症関連遺伝子を高レベルで発現し、後期にはミエロイド特性を示しました。

c) 研究結論および価値： - CAR-T細胞注射後の異なる時点において、主要な関与細胞は増殖するCD8+効果T細胞であり、抑制性細胞毒性表現型を持つことが確認されました。NMOSD患者における抗BCMA CAR-T細胞は血液悪性腫瘍とは異なる特性を示しました。 - CAR-T細胞の化学走化性が向上し、血液脳脊髄液バリアを越えてCSF内の形質芽細胞および形質細胞を排除し、神経炎症を軽減させることが示されました。 - CAR-T細胞の持続性に関する研究により、CD44の高発現が体内での持続性に関与している可能性があることが示され、将来の治療法最適化に新たな知見を提供しました。

研究の詳細

実験設計およびデータ解析

研究は、5人の再発を繰り返す抗AQP4 IgG陽性のNMOSD患者および5人の年齢、性別を一致させた対照者から血液サンプルおよびCSFサンプルを収集しました。単一細胞トランスクリプトーム解析を行い、113,766個の免疫細胞のトランスクリプトームデータを構築しました。同時に、TCRおよびBCRのペアリング解析を行い、単一細胞オミクス解析を用いて、治療過程におけるCAR-T細胞の動態の変化を評価しました。

結果解析

1. B細胞の拡張： NMOSD患者のCSFおよび血液中で、特に形質芽細胞および形質細胞の顕著な増殖が確認されました。単一細胞シーケンシングおよびペアリング解析を通じて、CSF内のB細胞クローンは主にCNSの特定部位から来ており、循環する前駆細胞からではないことが識別されました。

2. CAR-T細胞治療効果： CAR-T細胞治療後、CSF内の形質芽細胞および形質細胞が顕著に減少したことが確認され、CAR-T細胞が血液脳脊髄液バリアを効果的に通過し、CSF内で作用していることが示されました。注射後のCAR-T細胞は高いレベルで化学走化性遺伝子を発現しており、これはバリアを効果的に通過してCSF内の異常細胞を除去するメカニズムである可能性があります。

3. CAR-T細胞の持続性： 解析によれば、CAR-T細胞におけるCD44の高発現が体内での持続性に関連しており、Sell遺伝子の低発現は短命の効果細胞を示唆しています。遺伝子富化解析によれば、長期持続性のCAR-T細胞は酸化リン酸化（oxphos）およびグランザイムAシグナル経路で顕著に活性化していることが示されました。

主な結論

研究結果は、抗BCMA CAR-T細胞治療がNMOSD患者の神経炎症を軽減し、現在の治療手段による不十分な対応を解決できることを示唆しています。この治療法は血液脳脊髄液バリアを越えてCSF内の病変B細胞を除去し、免疫システムの状態を調整することで治療効果を発揮します。さらに、NMOSDには独自の抑制性細胞毒性表現型が存在する可能性があり、これに対する特定の細胞設計の最適化が必要であることが示されています。

研究のハイライト

• 化学走化性：CAR-T細胞の化学走化特性が向上し、血液脳脊髄液バリアを効率的に通過できることが、新たに発見されました。
• CAR-T細胞の持続性：CD44の高発現とSellの低発現は、将来的にこれらのマーカーを制御してCAR-T細胞の持続性を向上させる可能性があることを示唆しています。
• 臨床的意義：研究結果は、難治性CNS自己免疫疾患の治療におけるCAR-T細胞の潜在力を示し、新たな治療戦略を提案しています。

この研究は、視神経脊髄炎スペクトラム障害における抗BCMA CAR-T細胞治療のメカニズムを明らかにし、将来のCAR-T細胞治療法への重要な新知見を提供しました。