中枢神経系自己免疫疾患患者における抗BCMA CAR T細胞療法の単細胞分析

2024-07-10 Wed
中枢神经系统（CNS）自身免疫性疾病，如視神経脊髄炎スペクトラム障害（NMOSD），は視神経炎と脊髄炎の再発を特徴とする炎症性自身免疫脱髄疾患です。NMOSDの治療において重大な進展があるにもかかわらず、一部の患者は現行の治療に反応せず、病状が反復し治癒が難しい場合があります。これは、現在の治療法がCNS内の免疫失調を効果的にターゲットにできていない可能性があります。抗水チャネルプロテイン4（AQP4）免疫グロブリンG（IgG）は抗体依存性細胞媒介性細胞毒性および補体依存性細胞毒性を含む多様な経路を通じてCNS脱髄損傷を引き起こします。
キメラ抗原受容体（CAR）T細胞治療は血液癌の長期管理において潜在能力を示し、いくつかの難治性自身免疫疾患の治療において初期効果を示しています。しかし、CAR T細胞が自身免疫疾患においてどのように機能するかは明らかではありません。本研究は、抗B細胞成熟抗原（BCMA）CAR T細胞治療を受けているNMOSD患者に対し、単一細胞多オミクス解析を通じてCAR T細胞の体内特性およびそれが自身免疫疾患に及ぼす役割を探ることを目的としています。
研究の出典この研究は、華中科技大学同済医学院付属同済病院神経内科を中心に、北京同仁病院、南京IASOバイオテクノロジー株式会社、メイヨークリニックなど複数の機関と共同で行われました。この研究成果は2024年5月10日の『Science Immunology』誌（Qin et al., Sci. Immunol. 9, eadj9730 (2024)）に発表されました。
研究の流れ研究デザイン研究では、5名の抗AQP4 IgG陽性の難治性/再発性NMOSD患者と5名の年齢および性別をマッチングした健康対照の末梢血単核細胞（PBMCs）および脳脊髄液（CSF）細胞に対し、単一細胞転写グループ、T細胞受容体（TCR）、およびB細胞受容体（BCR）データを生成し解析しました。113,766個の免疫細胞の単一細胞転写データ（10個の血液サンプルから）および34,098個のCSF細胞の単一細胞転写データ（10個のCSFサンプルから）を取得しました。
データ処理これらのサンプルを多オミクス解析することによって、研究者はT細胞およびB細胞のペアリングシーケンスを特定し解析しました。結果として、難治性NMOSD患者のCSF中ではB細胞が増加するが、血液中では著しい変化が見られませんでした。対照的に、NMOSD患者のPBとPCは両体液中で顕著に増加していました。さらなる解析により、CSF中のB細胞系が高クローン化されていることが示され、抗原特異的クローンの増殖がCSF内で起こっていることが示されました。
CAR T細胞解析5名のNMOSD患者のCAR T細胞の輸注前後の進化軌跡について詳細に研究しました。研究は、抗BCMA CAR T細胞が輸注後約10日でピークに達し、その後1ヶ月以内に顕著に減少することを見つけました。単一細胞TCRシーケンシングとCITE-seq解析により、これらのCAR T細胞の詳細なクラスターリングと遺伝子発現解析を行いました。結果として、輸注前のCAR T細胞は主に増殖中のT細胞であり、CD4+およびCD8+表現型を持っていました。輸注後、これらの細胞は主に効果記憶T細胞（TEM）によって置き換えられました。
実験結果CAR T細胞は輸注後の初期（7〜14日以内）に高レベルの炎症および細胞毒性関連遺伝子発現を示し、これらの遺伝子は後期（21〜28日）に著しく減少しました。CD4+ CAR T細胞は徐々に増加する記憶関連遺伝子発現を示し、CD8+ CAR T細胞は自然殺傷（NK）様受容体の増加を示しました。TCRクローン追跡により、これらの細胞は初期および後期段階で主にCD8+増殖表現型を示すことが判明し、これらの細胞がNMOSD治療において重要な役割を果たしていることが示されました。
CSF中のCAR T細胞浸透イメージングフローサイトメトリーにより、研究者は抗BCMA CAR T細胞がCSF中のCD138+ PCと直接接触する様子を観察しました。これは、CAR介在のPC殺傷が血液およびCSF中で発生しうることを示します。実験結果により、血液とCSF中のsBCMAおよびIgが輸注後3ヶ月以内に顕著に減少し、PCが消耗し体液免疫が抑制されることが示されました。さらに単一細胞RNAシーケンシングの結果、輸注前のCAR T細胞の中で、化学遺伝子に富んだ細胞が輸注後により増幅されることが示されました。
CSF免疫失調の逆転研究により、CAR T細胞がCSF中の異常なPB/PCを消去した後、CSF中の免疫細胞が免疫反応、炎症活性化および化学遺伝の転写特性を著しく改善することを示しました。これはCAR T細胞治療後、CSF中の免疫細胞の炎症特徴が抑制され、免疫機能失調が逆転されることを示しています。
結論と意義本研究は、詳細な単一細胞多オミクス解析を通じて、抗BCMA CAR T細胞がNMOSD治療においてどのように機能するかを明らかにしました。これらの発見は、CAR T細胞を用いた自己免疫疾患治療の最適化のための重要な科学的根拠を提供します。研究は、CXCR3発現に富んだCAR T細胞がCNS自己免疫治療においてより高い効果を持ち、CNS内の増殖およびPB/PC消耗効率を向上させることにより治療効果を改善する可能性があることを示しています。
研究のハイライトCXCR3発現に富んだCAR T細胞のCNS浸透および増殖効果が顕著であること。これにより、さらに効率的なCAR T細胞治療の新たな方針を提供します。
単一細胞多オミクス解析を通じて、NMOSD治療におけるCAR T細胞の詳細なメカニズムを明らかにしたこと。研究結果は、CAR T細胞がCSF内の免疫失調を逆転させ、炎症反応を抑制することを示しています。
CAR T細胞が輸注後の動的な変化を示したこと。初期の増殖と炎症活性化、および後期の記憶表現型とNK様特性が含まれます。これらの発見は、CAR T細胞が体内でどのように挙動するかを理解するための重要な手掛かりを提供します。
未来の研究方向研究者は、将来的にCXCR3発現に富んだCAR T細胞が他のCNS自己免疫疾患においても応用できるかどうかをさらに探求することを提案しています。同時に、これらの発見をより大規模な患者群体において検証し、遺伝子編集などの手段を通じてCAR T細胞の特性を最適化し、自己免疫疾患治療における持続性および効果を向上する方法を探求する必要があります。
総じて、この研究はCNS自己免疫疾患治療におけるCAR T細胞の応用に対する新たな見解と方向性を提供し、重要な科学的価値および臨床的意義を持っています。