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C-Jun 的过表达可诱导 CAR-T 细胞产生衰竭抵抗
出自识林
C-Jun 的过表达可诱导 CAR-T 细胞产生衰竭抵抗
2019-12-14
作为 FDA 批准的首例基因治疗 方法，嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）T细胞疗法为白血病、霍奇金淋巴瘤患者带来了福音，但对实体瘤的治疗效果并不稳定。近两年来，随着 CAR-T 细胞的研究不断深入，越来越多的研究结果证明这一疗法引起的副作用依然不容小觑，在患者的长期病情控制方面也并不乐观。
CAR-T 细胞的功效受到一系列因素的制约，其中，T细胞衰竭引发的功能障碍被认为是疗效降低的罪魁祸首，这使得通过构建具有衰竭抵抗功能的 CAR-T 细胞来改善临床治疗结果、提升治疗前景成为可能。先前的研究表明，阻断由衰竭诱导的程序性细胞死亡受体-1（PD-1）的表达可部分逆转衰竭过程，但在临床实验 中将 PD-1 阻断剂和 CAR-T 细胞联合使用并未显示出效果。
近日，来自斯坦福大学医学院的 Crystal L. Mackall 研究组在 Nature 杂志上发表了一篇文章，试图验证通过 C-Jun 的过表达诱导 CAR-T 细胞的衰竭抵抗来提高治疗效果的可能性。
文章参考 Long 等构建的一个不经抗原刺激即诱导 T 细胞衰竭的可调节 CAR 信号模拟系统--即包含 14g2a scFv 序列和 CD28 信号结构域的神经节甘脂（GD2）受体（GD2-28z CAR），并在 GD2-28z CAR 质粒的 14g2a scFv 序列制造了一个点位突变以产生新的 CAR 受体（即HA-28z CAR），其对 GD2 表现出更高的亲和性。与 GD2-28z 和不显示可调节信号的 CD19-28z CAR-T 细胞相比，HA-28z CAR-T 细胞刺激后表现出更加明显的衰竭，即出现体外扩增减弱、抑制性受体表达增加、效应分化增强、γ-干扰素（IFNγ）表达降低以及白介素-2（IL-2）表达显著降低等情况。因此，研究人员认为，HA-28z CAR-T 细胞可作为研究人体 T 细胞衰竭的有效模型。
同时，通过利用转座酶研究染色质可及性的高通量测序技术（Assay for Transposase Accessible Chromatin with high-throughput sequencing，ATAC-seq）对CD8+ HA-28z CAR-T 细胞和 CD8+ CD19-28z CAR-T 细胞序列进行分析，发现衰竭T细胞基因序列中的开放区域远远高于对照组细胞（具体数据参见下图），而转录激活因子-1(AP-1)基序的可及性也大大增加。同时，衰竭细胞中的碱性亮氨酸拉链（bZIP）和干扰素调节因子（IRF）的 mRNA 水平显著升高，bZIP 家族和 IRF 家族中 JUNB、IRF4、BATF3 蛋白表达显著升高。
大量实验证实，c-Jun-c-Fos组成的AP-1二聚体驱动白介素-2（IL-2）的转录，而含有其他 AP-1 家族或 IRF 家族蛋白的复合物可拮抗 c-Jun 活性并且/或者驱动 T 细胞中免疫调节基因的表达来限制 c-Jun 发挥正常作用。因此，团队提出了一个假设：衰竭 T 细胞的功能障碍可能是由于 c-jun-c-Fos 组成的 AP-1 二聚体表达缺陷造成的。
为验证假设，该团队构建了一个用于过表达 c-Jun 的双顺反子载体 （序列如上图所示），将其导入 T 细胞后通过采用多个 CAR 模型分别在体内和体外进行实验，证实 c-Jun 过表达的T细胞 IFNγ 和 IL-2 表达水平显著增加、细胞增殖能力显著提高、T 细胞终末分化减弱、抗肿瘤效能得到提升。总之，无论是长期扩增或者是可调节信号诱导的T细胞衰竭，c-Jun 的过表达都可有效缓解其衰竭进程。
研究人员推测，AP-1-IRF 复合体的过量促进了细胞衰竭转录程序的启动，而 c-Jun 的过表达通过直接增强 c-Jun 介导的 IL-2 等基因的转录激活，抑或是间接地降低和/或促进衰竭相关基因表达复合物（AP-1i）染色质的位移来发挥抗衰竭作用（具体作用机制参见下图）。
最后，研究人员分别在 Nalm6-GD2+ 白血病小鼠、CD22 low 白血病小鼠、CD19 low Nalm6 白血病小鼠、143B 骨肉瘤小鼠等体内模型中验证了 c-Jun 的过表达对于增加细胞因子表达、提高生存率的作用，同样也在部分模型的体外实验中验证了 c-jun 的过表达促进 IL-2 和 IFNγ 水平增加的作用。
该团队表示，c-jun 的过表达在几种临床前肿瘤模型中的显著作用，为 JUN-CAR-T 细胞进入临床实验阶段提供了可能。然而，c-Jun 并不是一个成熟 T 细胞中的癌症基因，同时，其靶向效果如何，c-Jun 在细胞内过表达是否会引发脱靶作用从而导致毒性或副作用还不得而知，文章通讯作者 Crystal L. Mackall 表示这一研究仍需继续完善。
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参考资料 ：
[1] Rachel C. Lynn. et al.c-Jun overexpression in CAR T cells induces exhaustion resistance.Nature.Published online:04 December 2019.
