Cancer Immunology Research

Các cải tiến về chất lượng và tính phù hợp của tế bào T được thiết kế với thụ thể kháng nguyên chimeric (CAR), thông qua thiết kế CAR hoặc tối ưu hóa quy trình sản xuất, có thể nâng cao tiềm năng điều trị của tế bào CAR-T. Một tham số ảnh hưởng đến hiệu quả của liệu pháp tế bào CAR-T là trạng thái biệt hóa của sản phẩm cuối cùng: tế bào CAR-T ít biệt hóa hơn và ít mệt mỏi hơn thì có tính hiệu quả điều trị cao hơn. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi chứng minh rằng các tế bào CAR-T được nhân lên trong môi trường IL15 (CAR-T/IL15) bảo tồn đặc điểm tế bào nhớ gốc (Tscm) ít biệt hóa, được xác định bằng việc biểu hiện của CD62L+CD45RA+ CCR7+, so với các tế bào nuôi cấy trong IL2 (CAR-T/IL2). Các tế bào CAR-T/IL15 thể hiện giảm biểu hiện của các dấu hiệu mệt mỏi, tính chất kháng apoptosis cao hơn, và khả năng tăng sinh tốt hơn khi gặp thách thức kháng nguyên. Hơn nữa, các tế bào CAR-T/IL15 cho thấy hoạt động mTORC1 giảm, giảm biểu hiện của các enzyme đường phân và cải thiện thể trạng ti thể. Các tế bào CAR-T/IL2 nuôi cấy trong rapamycin (inhibitor mTORC1) có các đặc điểm hình thái tương tự với các tế bào CAR-T/IL15, gợi ý rằng giảm hoạt động mTORC1 do IL15 gây ra là nguyên nhân bảo tồn đặc điểm Tscm. Các tế bào CAR-T/IL15 thúc đẩy phản ứng chống khối u vượt trội in vivo so với các tế bào CAR-T/IL2. Việc bổ sung các cytokine IL7 và/hoặc IL21 bên cạnh IL15 làm giảm các tác động tích cực của IL15 đến hình thái tế bào CAR-T và khả năng chống khối u của chúng. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy IL15 bảo tồn đặc điểm Tscm của tế bào CAR-T và cải thiện sức khỏe chuyển hóa của chúng, dẫn đến hoạt động chống khối u vượt trội in vivo, mở ra một con đường có thể cải thiện các liệu pháp tế bào T nhận được trong tương lai.

Những liệu pháp chống khối u dựa trên việc truyền tế bào T biểu hiện thụ thể kháng nguyên lai (tế bào CAR T) vẫn còn tương đối kém hiệu quả đối với các khối u rắn, do sự hiện diện của các yếu tố ức chế miễn dịch (như prostaglandin E2 (PGE2) và adenosine) và khả năng di chuyển kém của tế bào T. PGE2 và adenosine kích hoạt protein kinase A (PKA), sau đó ức chế việc kích hoạt thụ thể tế bào T (TCR). Quy trình ức chế này yêu cầu PKA phải định vị tại hội tụ miễn dịch thông qua việc liên kết với protein màng ezrin. Chúng tôi đã tạo ra tế bào CAR T biểu hiện một peptide nhỏ gọi là “disruptor đơn vị điều hòa I” (RIAD) để ức chế sự kết hợp của PKA với ezrin, từ đó làm giảm những tác động tiêu cực của PKA lên việc kích hoạt TCR. Sau khi tiếp xúc với PGE2 hoặc adenosine trong ống nghiệm, tế bào CAR-RIAD cho thấy tín hiệu TCR gia tăng, giải phóng nhiều cytokine hơn và thể hiện khả năng tiêu diệt tế bào u tốt hơn so với tế bào CAR T. Khi được tiêm vào chuột mang u, hiệu quả chống u của tế bào CAR-RIAD của chuột và người đã được gia tăng so với tế bào CAR T, do sự kháng lại tình trạng suy giảm chức năng do u gây ra và sự xâm nhập của tế bào T vào các khối u đã hình thành. Các thử nghiệm in vitro tiếp theo cho thấy cả tế bào CAR-RIAD của chuột và người đều di chuyển hiệu quả hơn so với tế bào CAR trong phản ứng với chemokine CXCL10 và cũng có độ bám dính tốt hơn với các chất nền khác nhau. Như vậy, việc bổ sung tế bào RIAD vào tế bào CAR T chuyển giao một cách thụ động tăng cường hiệu quả của chúng bằng cách nâng cao chức năng hiệu ứng và cải thiện khả năng di chuyển đến các vị trí khối u. Chiến lược điều trị này, vì thế, cho thấy tiềm năng ứng dụng lâm sàng trong điều trị các khối u rắn. Cancer Immunol Res; 4(6); 541–51. ©2016 AACR.

Receptor kháng nguyên chimeric (CAR) là những phân tử tổng hợp cung cấp các đặc tính mới cho tế bào T. Mặc dù đã thành công trong điều trị các bệnh ác tính huyết học, nhưng tế bào T CAR vẫn không hiệu quả đối với các khối u rắn tính đến nay. Chúng tôi đã phát hiện rằng phân tử bề mặt tế bào c-Met được biểu hiện trong khoảng 50% khối u vú, từ đó phát triển tế bào T CAR đặc hiệu cho c-Met, giúp ngăn chặn sự phát triển của khối u trong những con chuột miễn dịch không tốt có khối u xenograft. Sau đó, chúng tôi đã đánh giá độ an toàn và khả thi của việc điều trị ung thư vú di căn bằng cách tiêm nội khối u tế bào T c-Met-CAR được chuyển nạp mRNA trong một thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 0 (NCT01837602). Việc giới thiệu cấu trúc CAR thông qua mRNA đảm bảo độ an toàn bằng cách hạn chế tác động lên các tế bào không phải khối u (trên mục tiêu/ngoài khối u) khi nhắm tới c-Met. Các bệnh nhân ung thư vú di căn với các khối u di căn gần bề mặt da hoặc hạch bạch huyết đã nhận một mũi tiêm nội khối u duy nhất từ 3 × 10^7 hoặc 3 × 10^8 tế bào. mRNA CAR T có thể được phát hiện trong máu ngoại vi và trong các mô khối u được tiêm sau khi tiêm nội khối u ở 2 và 4 bệnh nhân, tương ứng. Việc tiêm tế bào T mRNA c-Met-CAR được dung nạp tốt, vì không có bệnh nhân nào gặp phải tác dụng phụ liên quan đến thuốc trong nghiên cứu vượt quá mức độ 1. Các khối u được điều trị bằng cách tiêm nội khối u tế bào T mRNA c-Met-CAR đã được cắt bỏ và phân tích bằng phương pháp miễn dịch nhuộm mô, cho thấy sự hoại tử khối u lớn tại vị trí tiêm, các mảnh tế bào, mất tính phản ứng miễn dịch với c-Met, tất cả đều nằm giữa các đại thực bào ở các bìa và trong các vùng hoại tử. Chúng tôi kết luận rằng việc tiêm nội khối u tế bào T mRNA c-Met-CAR được dung nạp tốt và kích thích phản ứng viêm trong các khối u. Nghiên cứu miễn dịch ung thư; 5(12); 1152–61. ©2017 AACR.

U thần kinh đỉnh (GBM) là khối u não nguyên phát hung hiểm nhất ở người lớn và gần như không thể chữa khỏi với các liệu pháp thông thường. Liệu pháp miễn dịch với tế bào T có biểu hiện thụ thể kháng nguyên chimeric (CAR) đặc hiệu cho GBM là một phương pháp hấp dẫn nhằm cải thiện kết quả điều trị. Mặc dù tế bào T CAR nhắm mục tiêu vào các kháng nguyên GBM, chẳng hạn như phân tử thụ thể IL13 α2 (IL13Rα2), HER2 và biến thể EGFR III (EGFRvIII), đã cho thấy hoạt tính chống u trong các mô hình tiền lâm sàng, nhưng thử nghiệm lâm sàng giai đoạn đầu đã chứng minh hoạt tính chống glioma hạn chế. Biểu hiện gen của IL15 là một chiến lược hấp dẫn để tăng cường chức năng tác nhân của tế bào T CAR. Chúng tôi đã thử nghiệm phương pháp này trong mô hình glioma dương tính với IL13Rα2 của mình, trong đó sự tồn tại hạn chế của tế bào T CAR IL13Rα2 dẫn đến sự tái phát của glioma dương tính với kháng nguyên. Các tế bào T đã được biến đổi gen bằng các vector retrovirus mã hóa CAR IL13Rα2 hoặc IL15 (tế bào T IL13Rα2-CAR.IL15). Tế bào T IL13Rα2-CAR.IL15 đã nhận diện các tế bào glioma theo cách phụ thuộc vào kháng nguyên, có khả năng sinh sản cao hơn, và sản xuất nhiều cytokine hơn sau các kích thích lặp đi lặp lại so với tế bào T IL13Rα2-CAR. Không có sự phát triển tự trị của tế bào T IL13Rα2-CAR.IL15 được quan sát; tuy nhiên, việc biểu hiện IL15 tăng cường khả năng sống sót của tế bào T IL13Rα2-CAR trong điều kiện không có cytokine hoặc kháng nguyên ngoại sinh. Trong các thí nghiệm trên sinh vật sống, tế bào T IL13Rα2-CAR.IL15 tồn tại lâu hơn và có hoạt tính chống glioma lớn hơn so với tế bào T IL13Rα2-CAR, dẫn đến lợi thế sinh tồn. Các glioma tái phát sau 40 ngày tiêm tế bào T đã giảm biểu hiện IL13Rα2, cho thấy rằng các biến thể mất kháng nguyên xuất hiện trong bối cảnh gia tăng sự tồn tại của tế bào T. Do đó, tế bào T CAR cho GBM không chỉ nên được biến đổi gen để cải thiện khả năng sinh sản và tồn tại, mà còn phải nhắm vào nhiều kháng nguyên khác nhau.

Tóm tắt: U thần kinh đỉnh phản ứng không hoàn hảo với liệu pháp miễn dịch. Biểu hiện gen của IL15 trong các tế bào T biểu hiện CAR đã cải thiện khả năng sinh sản, sự tồn tại và sản xuất cytokine của chúng. Sự xuất hiện của các biến thể mất kháng nguyên nhấn mạnh sự cần thiết phải nhắm nhiều kháng nguyên khối u. Nghiên cứu Miễn dịch Ung thư; 5(7); 571–81. ©2017 AACR.

Các tế bào T biểu hiện thụ thể kháng nguyên chimeric thế hệ thứ hai (CAR) đặc hiệu cho CD5, một dấu hiệu bề mặt của tế bào T có mặt ở cả tế bào T bình thường và ác tính, có khả năng tiêu diệt tế bào khối u một cách chọn lọc. Chúng tôi nhằm mục đích cải thiện khả năng tiêu diệt này bằng cách thay thế miền đồng kích thích CD28 (28.z) bằng 4-1BB (BB.z), vì tế bào T CAR CD5 28.z nhanh chóng phân hóa thành các tế bào hiệu ứng ngắn hạn. Ngược lại, sự đồng kích thích 4-1BB được biết đến giúp thúc đẩy sự phát triển của tiểu quần thể trí nhớ trung tâm. Tại đây, chúng tôi nhận thấy rằng tế bào T CAR CD5 BB.z có sự phát triển bị suy giảm so với tế bào T CAR CD5 28.z, do gia tăng hiện tượng tiêu diệt lẫn nhau giữa tế bào T- tế bào T. Chúng tôi chứng minh rằng tín hiệu TRAF từ miền nội bào 4-1BB đã điều chỉnh tăng mức phân tử kết dính nội bào 1, giúp ổn định khớp miễn dịch gây thiệt hại lẫn nhau giữa các tế bào T CAR CD5. Khi các tế bào T CAR CD5 BB.z sống sót giữ lại được kiểu hình trí nhớ trung tâm mong muốn, chúng tôi đã nhắm đến việc vượt qua độc tính trung gian bởi 4-1BB sử dụng một hệ thống biểu hiện được điều chỉnh, có khả năng ức chế tạm thời sự biểu hiện của CAR. Hệ thống này đã tối thiểu hóa tín hiệu CAR và hiện tượng fratricide tế bào T trong quá trình nhân lên trong ống nghiệm với sự hiện diện của một chất ức chế phân tử nhỏ, và đã phục hồi sự biểu hiện CAR và chức năng kháng khối u của các tế bào T đã chuyển gen trong cơ thể sống. Những nghiên cứu này tiết lộ một cơ chế mà qua đó sự đồng kích thích 4-1BB làm suy giảm sự mở rộng của tế bào T CAR CD5 và cung cấp một giải pháp để giảm thiểu độc tính này. Nghiên cứu miễn dịch ung thư; 6(1); 47–58. ©2017 AACR.

Việc chuyển giao tế bào T biểu hiện các thụ thể kháng nguyên chimera chống CD19 (CARs) đã cho thấy tiềm năng chữa trị đáng kể đối với các bệnh ác tính tế bào B giai đoạn cuối, nhưng nhiều thử nghiệm cũng đã báo cáo về sự tái phát của bệnh nhân do sự xuất hiện của các tế bào bạch cầu âm tính với CD19. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo thiết kế và tối ưu hóa các CAR bispecific chuỗi đơn có khả năng kích hoạt độc tính mạnh mẽ chống lại các tế bào mục tiêu biểu hiện CD19 hoặc CD20, hai mục tiêu đã được xác thực lâm sàng cho các bệnh ác tính tế bào B. Chúng tôi đã xác định các tham số cấu trúc cần thiết cho nhận diện kháng nguyên kép hiệu quả và chúng tôi chứng minh rằng các CAR bispecific đã được tối ưu có thể kiểm soát cả tế bào lympho B kiểu hoang dã và các đột biến CD19– một cách hiệu quả trong môi trường sống. Theo chúng tôi được biết, đây là CAR bispecific đầu tiên có khả năng ngăn chặn sự trốn thoát kháng nguyên bằng cách thực hiện phép tính tín hiệu cổng OR thực sự trên một cặp kháng nguyên liên quan đến khối u có ý nghĩa lâm sàng. CAR CD19-OR-CD20 hoàn toàn tương thích với các quy trình sản xuất tế bào T hiện có và có thể thực hiện theo các quy trình lâm sàng hiện tại. Những kết quả này cung cấp một giải pháp hiệu quả cho thách thức của sự trốn thoát kháng nguyên trong liệu pháp tế bào T CAR CD19, và chúng nổi bật vai trò của thiết kế hợp lý dựa trên cấu trúc trong phát triển các thụ thể có độ phức tạp cao hơn. Cancer Immunol Res; 4(6); 498–508. ©2016 AACR.

Xem bài viết liên quan của Sadelain, trang 473.

Đã công bố một phụ lục.

Độc tính ngoài mục tiêu do sự biểu hiện của các kháng nguyên mục tiêu trong mô bình thường là một trở ngại chính cho việc sử dụng tế bào T được thiết kế bằng receptor kháng nguyên chimeric (CAR) trong điều trị các khối u rắn. Để vượt qua vấn đề này, chúng tôi đã thiết lập một nền tảng lâm sàng để kỹ thuật hóa tế bào T với sự biểu hiện CAR tạm thời bằng cách sử dụng mRNA được tổng hợp in vitro mã hóa một CAR bao gồm cả miền đồng kích thích CD3-ζ và 4-1BB. Chúng tôi trình bày hai báo cáo trường hợp từ các thử nghiệm đang diễn ra cho thấy rằng việc chuyển giao tế bào T CAR mRNA nhắm vào mesothelin (CARTmeso cells) là khả thi và an toàn mà không có bằng chứng rõ ràng về độc tính trên mục tiêu ngoài khối u đối với các mô bình thường. Các tế bào CARTmeso đã tồn tại tạm thời trong máu ngoại vi sau khi tiêm tĩnh mạch và di chuyển đến các vị trí khối u nguyên phát và di căn. Bằng chứng lâm sàng và phòng thí nghiệm về hoạt động chống khối u đã được chứng minh ở cả hai bệnh nhân, và các tế bào CARTmeso đã kích thích một phản ứng miễn dịch chống khối u được thể hiện bằng sự phát triển của các kháng thể chống tự thân mới. Những dữ liệu này cho thấy tiềm năng của việc sử dụng tế bào T được thiết kế bằng mRNA để đánh giá, theo cách có kiểm soát, những độc tính trên mục tiêu ngoài khối u có thể xảy ra và cho thấy rằng tế bào T CAR sống ngắn có thể gây ra sự lan tỏa epitop và trung gian hoạt động chống khối u ở bệnh nhân ung thư giai đoạn tiến triển. Do đó, những phát hiện này hỗ trợ cho sự phát triển của các chiến lược dựa trên CAR mRNA cho các loại ung thư biểu mô và các khối u rắn khác. Ung thư miễn dịch nghiên cứu; 2(2); 112–20. ©2013 AACR.

Các liệu pháp kiểm soát điểm miễn dịch nhằm vào CTLA-4 và PD-1 đã chứng minh hiệu quả trong điều trị ung thư. Tuy nhiên, việc xác định các chỉ số sinh học để dự đoán kết quả lâm sàng và các cơ chế để vượt qua sự kháng thuốc vẫn là những nhu cầu quan trọng. Quá trình sinh mạch ngày càng được đánh giá cao như một yếu tố điều chỉnh miễn dịch với tiềm năng sử dụng kết hợp với chặn điểm miễn dịch. Angiopoietin-2 (ANGPT2) là một mục tiêu miễn dịch trong bệnh nhân và liên quan đến sự kháng trị với phương pháp điều trị chống VEGF bằng kháng thể đơn dòng bevacizumab. Chúng tôi đã nghiên cứu giá trị dự đoán và tiên lượng của ANGPT2 trong huyết thanh lưu hành ở bệnh nhân melanoma di căn điều trị bằng liệu pháp kiểm soát điểm miễn dịch. Mức ANGPT2 huyết thanh cao trước khi điều trị liên quan đến giảm sống sót tổng thể ở bệnh nhân điều trị bằng chặn CTLA-4 và PD-1. Các liệu pháp này cũng làm tăng ANGPT2 huyết thanh ở nhiều bệnh nhân ngay sau khi bắt đầu điều trị, trong khi điều trị ipilimumab cộng với bevacizumab làm giảm nồng độ huyết thanh này. Sự gia tăng ANGPT2 liên quan đến sự giảm độ nhạy và/hoặc sống sót tổng thể. Ipilimumab làm tăng, trong khi ipilimumab cộng với bevacizumab làm giảm, biểu hiện ANGPT2 trong mạch máu của khối u ở một tập hợp bệnh nhân, điều này liên quan đến sự gia tăng và giảm xâm nhập của các đại thực bào CD68+ và CD163+, tương ứng. Trong ống nghiệm, bevacizumab đã ngăn chặn sự biểu hiện ANGPT2 do VEGF gây ra ở các tế bào nội mô liên quan đến khối u, trong khi ANGPT2 làm tăng biểu hiện PD-L1 trên các đại thực bào đa hướng M2. Các liệu pháp này đã gây ra phản ứng kháng thể lâu dài và chức năng đối với ANGPT2 ở một tập hợp bệnh nhân nhận được lợi ích lâm sàng. Các phát hiện của chúng tôi cho thấy ANGPT2 huyết thanh có thể được xem như một chỉ số sinh học dự đoán và tiên lượng cho liệu pháp kiểm soát điểm miễn dịch và có thể góp phần vào sự kháng trị điều trị thông qua việc tăng cường các hoạt động proangiogenic và ức chế miễn dịch trong môi trường vi mô của khối u. Nhắm vào ANGPT2 cung cấp một phương pháp kết hợp hợp lý để cải thiện hiệu quả của liệu pháp miễn dịch. Cancer Immunol Res; 5(1); 17–28. ©2016 AACR.

Mặc dù có sự hiện diện của các tế bào T độc (CTLs) trong môi trường vi mô của khối u, phần lớn ung thư đại tràng người có tính miễn dịch không đáp ứng với liệu pháp miễn dịch điều chỉnh điểm chặn, và các khối u không ổn định microsatellite (MSI) không bị tiêu diệt một cách tự nhiên. Cơ chế phân tử đứng sau sự không hoạt động của các CTL xâm nhập trong khối u vẫn chưa được biết đến. Chúng tôi báo cáo rằng các CTL có mặt trong cả khối u đại tràng MSI và ổn định microsatellite. Biểu hiện của enzyme methyltransferase histone SUV39H1 đặc hiệu cho H3K9me3 đã tăng lên đáng kể trong ung thư đại tràng ở người so với mô đại tràng bình thường. Sử dụng mô hình ung thư đại tràng ở chuột, chúng tôi tiếp tục xác định rằng các CTL xâm nhập khối u trong môi trường vi mô của khối u đại tràng có mức biểu hiện SUV39H1 cao. Để nhắm đến SUV39H1 trong môi trường vi mô của khối u, một thư viện hóa học ảo đã được sàng lọc dựa trên cấu trúc miền SET (suppressor of variegation 3–9, enhancer of zeste và trithorax) của protein SUV39H1 ở người. Các thử nghiệm hoạt động enzym chức năng đã xác định một phân tử nhỏ ức chế hoạt động enzym của SUV39H1. Dựa trên cấu trúc của phân tử nhỏ này, chúng tôi đã sửa đổi và tổng hợp hóa học một phân tử nhỏ được đặt tên là F5446, có EC50 là 0,496 μmol/L cho hoạt động enzym của SUV39H1. H3K9me3 đã được làm phong phú trong các promoter của GZMB, PRF1, FASLG và IFNG trong các tế bào T tạm nghỉ. F5446 ức chế H3K9me3, qua đó làm tăng biểu hiện của các yếu tố hiệu ứng này trong các CTL xâm nhập khối u và ức chế sự phát triển của ung thư đại tràng theo cách phụ thuộc vào CTL CD8+ in vivo. Dữ liệu của chúng tôi chỉ ra rằng SUV39H1 ức chế sự biểu hiện của các gene hiệu ứng CTL và, bằng cách đó, tạo ra cơ chế trốn tránh miễn dịch của ung thư đại tràng.

Thiếu các liệu pháp điều trị hàng thứ hai cho ung thư buồng trứng tái phát cần thiết phải phát triển các liệu pháp kết hợp được cải thiện. Liệu pháp nhắm đích và liệu pháp miễn dịch mỗi loại đều mang lại lợi ích lâm sàng, mặc dù hạn chế khi làm liệu pháp đơn. Ung thư buồng trứng không đặc biệt nhạy cảm với sự chặn điểm kiểm soát miễn dịch, vì vậy việc kết hợp với liệu pháp bổ sung có thể có lợi. Các nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằng một chất ức chế methyltransferase DNA, azacytidine, làm thay đổi sự biểu hiện của các gen điều hòa miễn dịch trong ung thư buồng trứng. Trong nghiên cứu này, các tác động chống khối u của một chất ức chế methyltransferase DNA liên quan, decitabine (DAC), đã được chứng minh trong một mô hình ung thư buồng trứng ở chuột đồng huyết. Điều trị DAC liều thấp làm tăng sự biểu hiện của các chemokine thu hút tế bào NK và tế bào T CD8+, thúc đẩy sự sản xuất IFNγ và TNFα của chúng, và kéo dài sự sống của chuột mang khối u dưới da hoặc khối u tại chỗ. Mặc dù cả DAC và sự chặn điểm kiểm soát miễn dịch đều không mang lại phản ứng bền vững khi làm liệu pháp đơn trong mô hình này, hiệu quả của kháng thể chống–CTLA-4 đã được tăng cường khi kết hợp với DAC. Sự kết hợp này thúc đẩy sự phân hóa của các tế bào T chưa trưởng thành thành tế bào T hiệu ứng và kéo dài phản ứng của tế bào lymphocyte phá hủy cũng như sự sống sót của chuột. Những kết quả này gợi ý rằng liệu pháp kết hợp này có thể xứng đáng được xem xét thêm để cải thiện điều trị ung thư buồng trứng kháng thuốc.