整装待发 | 在CAR-M的起跑线上

2022-09-23

细胞疗法免疫疗法基因疗法信使RNA

嵌合抗原受体CAR-T细胞疗法已被证明是血液肿瘤的有效治疗方法，但是实体肿瘤仍然缺乏有效性。在肿瘤微环境里，巨噬细胞是浸润率最高的先天免疫细胞。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)刺激血管生成，增加肿瘤侵袭，并介导免疫抑制。由于巨噬细胞可以渗透到实体肿瘤组织中，并与肿瘤微环境中的几乎所有细胞成分(包括肿瘤细胞、免疫细胞如T细胞、NK细胞、DC和其他常驻非免疫细胞)相互作用。利用巨噬细胞对抗癌症的尝试始于几十年前。然而，这些早期临床试验的疗效评价显示，巨噬细胞移植治疗几乎没有效果。这表明巨噬细胞需要额外的信号来引导它们的活性来对抗肿瘤。后来发现，除了巨噬细胞吞噬的阳性信号外，还有相反的信号阻止巨噬细胞吞噬目标肿瘤细胞。对癌细胞进行自我标记在癌细胞中很常见，这常常被用作避免被巨噬细胞吞噬的一般机制。这些标记包括CD47和巨噬细胞膜受体SIRPα之间的“不要吃我”信号。自从它们被发现以来，这些信号已经成为一个受欢迎的研究领域。此外，肿瘤微环境（TME）的另一个特点是免疫抑制微环境，这是T细胞面临的一个主要障碍，但对巨噬细胞来说不太重要。由于这种环境，渗入肿瘤部位的T细胞经常出现衰竭表型，有时不能用免疫检查点抑制剂逆转。巨噬细胞可能不是这种情况。巨噬细胞大致分为两大类，经典活化的促炎性M1巨噬细胞和选择性活化的抗炎性M2巨噬细胞。CAR-M的出现为治疗实体肿瘤开辟了新的可能性:用特异性CAR修饰人巨噬细胞，以提高巨噬细胞抗肿瘤的吞噬活性和抗原呈递能力。CAR-M疗法是指将经过编辑的特定CAR基因转移到巨噬细胞中，以使其具有通过特异性抗原识别与肿瘤细胞表面结合的能力，并随后激活巨噬细胞对抗肿瘤细胞的活性。目前，许多关于CAR-M的研究已经展开，且尝试相当多样。本文将就正在进行的CAR-M技术进行简单综述。目前已知的CAR-M技术应用到目前为止，CAR-M方面的研究主要处于临床前阶段，正在进行两项I期试验。图片：CAR-M的研究现状来源：doi: 10.1186/s13046-022-02327-zCAR-iMac浙江大学及其附属医院的张进团队，翁勤洁团队，黄河团队联合开发了一种具有抗原依赖性抗癌细胞功能的诱导多能干细胞（iPSC）衍生的CAR-M细胞，他们将其称为CAR-iMac，CAR表达赋予抗原依赖性巨噬细胞功能，例如细胞因子的表达和分泌、向促炎/抗肿瘤状态的极化、肿瘤细胞吞噬作用的增强以及体内抗癌细胞活性。该技术平台首次提供了iPSC衍生的工程化CAR-巨噬细胞的无限来源，可用于消除癌细胞。诱导多能干细胞（inducedpluripotent stem cell, iPSC）由人体外周血单核细胞经过重编程产生，具有分化成为多种体细胞的潜能，由于其来自病人本身、易于扩增、且具有单克隆基因修饰/编辑的便利性等优点。利用这些优点，CAR-iMac细胞不仅具有很高的产率(>50x) 和纯度（接近100% CD11b/CD14阳性），而且具有巨噬细胞的基因表达谱以及成熟巨噬细胞的吞噬、极化等功能。对分化产物的单细胞转录组测序分析以及拟时间分析显示分化路径从多能干细胞到造血干祖细胞，再到巨噬细胞与DC细胞。在没有抗原的情况下，CAR-iMac更接近M2型巨噬细胞。当与表达CD19抗原的淋巴瘤细胞或表达mesothelin抗原的卵巢癌细胞共培养时，CAR-iMac细胞展现出抗原依赖性的吞噬和杀伤肿瘤细胞的功能，以及抗原依赖性的向M1型巨噬细胞极化的功能。虽然CAR-iMac表现出抗肿瘤活性，但通过设计更有效的CAR结构或基因修饰使其更接近M1状态，可以进一步提高其效率。总的来说，iPSC来源的巨噬细胞可能成为髓系白血病细胞的重要来源癌症免疫疗法。腺病毒诱导的CAR-M由CAR-T之父Carl H. June提供指导的Michael Klichinsky团队使用含有CD3ζ细胞内结构域的抗HER2 CAR设计了腺病毒诱导的CAR-M。首先，体外验证了抗原特异性吞噬HER2 +肿瘤细胞的特异性。在实体瘤移植的两个异位小鼠模型中，单次注射抗HER2 CAR-M HER2 CAR-M降低了肿瘤负荷并延长了小鼠的存活时间。在人源化小鼠模型中，也发现HER2 CAR-M通过腺病毒能够将M2巨噬细胞转化为M1巨噬细胞，诱发肿瘤微环境炎症，并增强T细胞的抗肿瘤细胞毒性。此外，还发现HER2 CAR-M可能产生表位扩散，为避免肿瘤免疫逃逸提供了新思路。该方法具有赋予工程巨噬细胞强大的促炎信号的额外优势，具有进一步极化周围微环境的潜力。除了CAR-Ms的直接抗肿瘤活性，研究人员还发现了交叉呈递和T细胞共刺激的证据，从而提高了CAR-Ms直接减少肿瘤负荷、重塑TME和产生疫苗效应的可能性。建立了CAR-M平台后，在未来的工作中，宾大的团队将研究肿瘤发展的潜在机制，并评估与影响细胞死亡途径、吞噬作用或T细胞免疫的药物的合理组合。目前Michael Klichinsky等人已经根据这一技术成立了Carisma Therapeutics公司并将靶向HER2的CAR-M疗法CT-0508 CT-0508推动至I期临床。值得一提的是，9月21日Carisma Therapeutics公司选择与Sesen Bio合并。破坏癌细胞基质的CAR-M中国南京鼓楼医院的团队则开发了一种具有 CD147 信号域的 CAR-M，而这种CAR-M主要用于破坏癌细胞质基质使得T细胞更容易进入肿瘤中。尽管与对照处理相比，CAR-147巨噬细胞不影响体外肿瘤细胞生长。然而，他们发现输注CAR-147巨噬细胞显著抑制了BALB/c小鼠中HER2-4T1肿瘤的生长。进一步的研究表明，CAR-147巨噬细胞可以减少肿瘤胶原沉积，并促进T细胞渗入肿瘤。有趣的是，炎症细胞因子TNF-α和IL-6(细胞因子释放综合征的关键因素)的水平在CAR-147巨噬细胞输注小鼠的外周血中显著降低，这可能表明CAR-M相对CAR-T等技术在CRS问题上具有安全性。该团队的人员认为CD147这一信号域能促进巨噬细胞分泌细胞外基质降解酶到肿瘤微环境。当 CD147 被触发时会刺激基质金属蛋白酶的产生，在小鼠模型中，这一细胞疗法会破坏基质并使得 T 细胞更容易进入肿瘤细胞。CD19和CD22靶向的CAR-M美国旧金山加州大学的团队系统的分析了CD19和CD22靶向的 CAR macrophages的胞内结构域，设计了一个用于吞噬作用的嵌合抗原受体(CAR-Ps)家族，该家族指导巨噬细胞吞噬特定的目标，包括癌细胞。研究发现含有ITAM的 CD3ζ、FcRγ或Megf10任何一个胞内结构域的CAR macrophages，具有相似的吞噬效率，而含有Bail和MerTK胞内区的 CAR macrophages则不能与靶细胞结合。大多数 CAR macrophages只内化靶细胞的碎片，整个细胞被吞噬的情况很少见。含有FcRγ-PI3K募集结构域的CD47可增强巨噬细胞的吞噬功能，但孵育4~8h后，仍只有不到10%的巨噬细胞含有完整的靶细胞。MCY-M11MaxCyte公司开发了一款MCY-M11，该公司使用mRNA转染的外周血单核细胞(PBMCs，巨噬细胞的前体)来表达针对癌细胞靶向间皮素的CAR-M细胞。这种CAR疗法提供了瞬时表达，而不需要病毒载体或细胞扩增，能够快速制造并及时返回到患者体内。目前已有一项用于治疗晚期卵巢癌和腹膜间皮瘤I期临床（NCT03608618）正在推进。靶向CCR7的CAR-M新乡医学院设计了一种表达CCR7天然配体CCL19嵌合抗原受体修饰的巨噬细胞(CAR-Ms)家族，它可以引导巨噬细胞靶向CCR7阳性细胞，研究表明Mer受体酪氨酸激酶(MerTK)的胞质结构域通过CAR-Ms触发肿瘤细胞的细胞毒性。在体内，CCR7靶向的CAR-Ms通过抑制LDHiCCR7Hi免疫抑制细胞从肿瘤组织向远端免疫器官的迁移，抑制肿瘤转移，诱导全身抗肿瘤免疫，从而抑制肿瘤生长，延长生存期。同时这也表明CCR7在肿瘤细胞诱导免疫耐受中发挥重要作用。小编总结目前CAR-M的技术大都处于临床前阶段，CAR-M具体成果和细胞来源也各有区别，虽然有1-2项进入临床试验阶段，但十分需要验证其有效性和安全性。值得注意的是其中我国已有三项临床前研究发表，可以期待未来的临床转化。参考来源：1.Chen Y, Yu Z, Tan X, Jiang H, Xu Z, Fang Y, Han D, Hong W, Wei W, Tu J. 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