CAR-T之父最新Nature论文！无需放化疗，新型T细胞疗法成功治愈超半数难治型实体瘤小鼠

当前，肿瘤的基因与细胞治疗已成为国内外研究的热点问题。近几年，尤其是在 T 细胞免疫治疗研究方面，已经取得了很大成效，有多款 T 细胞治疗产品获批上市。这些产品大多利用基因编辑和细胞培养等技术强化 T 细胞的治疗能力，从而达到攻克癌症的目的。

然而，在病人接受针对癌症肿瘤的 T 细胞治疗之前，必须先用化疗或放疗来摧毁病人的免疫系统，否则输入病人体内的 T 细胞会受到原先的免疫系统影响而无法正常发挥治疗作用 [1]。众所周知，接受化疗或放疗的患者往往会经受很多副作用的摧残，包括恶心、脱发和极度疲劳等等。

近日，CAR-T 之父 Carl June 和来自斯坦福的 Kenan Garcia、来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）的 Antoni Ribas 等团队合作，共同在 Nature 上发文，证明了使用一种人工合成的白细胞介素 IL-9 受体即可让抗癌 T 细胞（CAR-T 和 TCR-T）在不需要化疗或放疗的情况下正常工作[2]。当 T 细胞通过合成的 IL-9 受体发出信号时，它们获得了新的功能，这不仅能让它们战胜现有的免疫系统，还能更有效地杀死癌细胞。这一研究成果有望使得 T 细胞输送变得像普通输血那样容易 [3]。

本研究中所使用的 cDNA 由金斯瑞助力合成

细胞因子 IL-9  

常见的 γ 链细胞因子家族（ IL-2，IL-4，IL-7，IL-9，IL-15 和 IL-21）在 T 细胞分化、增殖和体内平衡等方面起到了关键作用。早在 2018 年，Antoni Ribas 等人就已报道，一种关键的 T 细胞生长细胞因子白细胞介素 - 2（IL-2）可以用来刺激携带有相应合成受体的 T 细胞。通过这种方式，即使 T 细胞已经被注射到病人体内，也可以利用人工合成的细胞因子来操纵 T 细胞，而且这些细胞因子不会影响体内其他细胞。在这项工作的启发下，研究人员开始对细胞因子的合成受体进行改良，这些改良的受体也可以传递来自 γ 链家族的其他细胞因子信号：IL-4、IL-7、IL-9 和 IL-21。其中，IL-9 十分具有研究价值。

IL-9 最初被描述为参与辅助型 T 细胞应答的 T 细胞生长因子。但是最近的研究表明，产生 IL-9 的 T 细胞（Th9 / Tc9）可引起组织炎症，通过激活肥大细胞（Mast Cell）或间接吸引非成熟的树突细胞和 CD8 T 细胞来抑制肿瘤生长。与其他常见的 γ 链细胞因子不同，由于 IL-9 受体（IL-9R）表达的缺失，IL-9 信号传导在天然存在的 T 细胞中并不活跃。合成的 IL-9R 信号可以使 T 细胞呈现出一种独特的类似干细胞和杀伤细胞的混合特性，这让它们在对抗肿瘤时会变得更加强大。

信号模拟实验：锁定 o9R

研究人员首先对各种野生型 IL 受体信号进行了模拟，模拟信号被称为 o2R、o4R、o7R、o9R 和 o21R。他们观察到，通过 o9R 或 o21R 信号传递，T 细胞表面标志物 CD62L、CD95 和 Sca-1 的表达量均会升高。这与干细胞记忆 T 细胞（TSCM）表型相一致，这一类 T 细胞以其在过继细胞治疗中优越的抗肿瘤活性而闻名。

嵌合受体 T 细胞表面标志物的表达水平

结合各种 IL 受体信号的研究史和其他特性，研究人员最终决定对 IL-9R 的模拟信号 o9R 进行深入研究。他们选择使用以细胞疗法治疗实体肿瘤的小鼠模型在体内研究 o9R 信号传导的影响。

体内实验：疗效显著

研究人员首先对 pmel 小鼠 T 细胞进行改造，使其得以表达对 gp100 具有特异性的 T 细胞受体（TCR）。这是一种在 B16 黑色素瘤中过度表达的黑色素细胞抗原。然后用 o2R 或 o9R 转导 T 细胞，再将其输入 B16 黑色素瘤小鼠体内。实验结果表明，T 细胞过继 7 天后，o9R pmel T 细胞在不经过放化疗（未清除淋巴细胞）的情况下，也能实现大量扩增，而且其抗肿瘤作用和存活期都要优于 o2R 转导的 T 细胞。

实验流程 (a) 及过继 7 天后 T 细胞数量比较 (b)

为了探索 o9R 信号在 CAR-T 疗法中的作用，研究人员使用了表达间皮素的胰腺癌免疫治疗耐药模型。他们利用含有 IL 受体模拟信号的 CAR 来转导小鼠原代 T 细胞，从而得到了 CAR-o2R 和 CAR-o9R T 细胞。结果显示 CAR-o9R T 细胞在体外对间皮素阳性的胰腺导管腺癌 (PDA) 细胞系（PDA7940b）显示了优越的抗肿瘤疗效。

体外 CAR-o9R T 细胞杀灭间皮素阳性胰腺导管腺癌细胞系 PDA7940b

走向临床应用

为了探索 o9R 信号的应用潜能，研究人员首先利用编码人类 o2R（ho2R）或人类 o9R（ho9R）的逆转录病毒和编码 TCR（靶向癌症抗原 NY-ESO-1）的载体来转导人类 T 细胞。NY-ESO-1 在滑膜肉瘤、黏液性脂肪肉瘤、黑色素瘤等肿瘤中都会过表达。结果表明，ho9R 信号使得 TSCM 细胞和中央记忆性 T 细胞（TCM）大量扩增富集。

ho2R 和 ho9R 对 TSCM 和 TCM 的影响

随后，他们改用编码 ho2R/ho9R 和 CAR 的载体来转导人类 T 细胞，以期治疗小鼠胰腺癌，并获得了与 TCR 实验中类似的结论：即 ho9R 信号能够使得 T 细胞获得更优越的肿瘤细胞杀伤能力。

CAR-T 细胞输入后小鼠肿瘤活力及 T 细胞表面标志物表征

值得一提的是，本文的第一作者 Anusha Kalbasi 在接受采访时说到，他们利用合成 IL-9 受体 T 细胞，已经成功在一个肿瘤实验中治愈了超过半数的患病小鼠 [3]。

总而言之，研究人员在两种难治型癌症模型（胰腺癌和黑色素瘤）中测试了一种新型的 T 细胞疗法。他们通过靶向天然的 T 细胞受体（TCR）或嵌合抗原受体（CAR）的 T 细胞来攻击小鼠癌细胞，并利用合成的细胞因子信号来强化 T 细胞。

无论研究人员将细胞因子注入整只小鼠还是直接注入小鼠肿瘤中，这种疗法都被证明具有显著疗效。在所有的实验中，用合成 IL-9 受体信号传导设计的 T 细胞都具有更好的肿瘤杀伤能力，治愈了很多原本无法治愈的肿瘤小鼠。

参考资料：

[1] Dudley, Mark E., et al. "Adoptive cell therapy for patients with metastatic melanoma: evaluation of intensive myeloablative chemoradiation preparative regimens." Journal of Clinical Oncology 26.32 (2008): 5233.

[2] Kalbasi, A., Siurala, M., Su, L.L. et al. Potentiating adoptive cell therapy using synthetic IL-9 receptors. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04801-2

[3] News Medical Life Sciences. “Synthetic IL-9 receptor allows T cells to fight cancer without the need for chemo or radiation”. Retrieved Jun 10, 2022 from https://www.news-medical.net/new

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