CAR-T療法最新重磅突破！體外T細胞擴增時間有望縮短10倍！

CAR-T療法獲益第一人：Emilly

CAR-T療法在2017年獲得了無數的讚譽，被人們稱為最有希望攻克癌症的療法之一。然而CAR-T技術依舊存在著很多受限的地方，體外CAR-T細胞的擴增就是一難點。而在最新發布的《Nature》上面，這一困難有望被克服！

CAR-T療法作為新興治療方法獲得無數專家認可和青睞。然而受限於諸多技術，CAR-T療法依舊有著諸多不足。

在CAR-T治療過程中，有一個步驟是將患者體內的T細胞在體外進行擴增，達到符合治療要求的細胞數量，然而這個過程受限於技術，其時間佔比很長。然而這個問題，有望得到解決！

CAR-T療法全過程

發表在最新的《Nature Biotechnology》上面的一篇名為「Scaffolds that mimic antigen-presenting cells enable ex vivo expansion of primary T cells. 」文章就為我們揭開了一條嶄新的道路：通過新的體外模仿抗原提成細胞的系統，可以使CAR-T細胞擴增速度大大提升！是原有速度的10倍！

在此篇文章中描述了一個模仿天然抗原提呈細胞（APCs）的系統，該系統由介孔二氧化硅微棒支持流體脂質雙層組成。

脂質雙分子層提供了T細胞受體刺激和共刺激的膜結合信號，而微棒能夠緩釋可溶性旁分泌信號。使用抗CD3，抗CD28和白細胞介素-2，該研究顯示APC模擬支架（APC-ms）與商業擴增逐（Dynabeads）相比，促進了原代小鼠和人T細胞的多至10倍的多克隆擴增！

擴展的效率取決於刺激信號的密度和起始培養物中的物質的含量。單次刺激後，APC-ms使得稀有細胞毒性T細胞亞群的抗原特異性擴增比2周後的自體單核細胞來源的樹突細胞大得多。 APC-MS支持比Dynabeads多5倍的再刺激的CD19 CAR-T細胞的擴增，在異種移植淋巴瘤模型中具有相似的功效。

基於T細胞的療法是治療各種疾病未來發展的方法之一，並且已經顯示出在治療B細胞急性淋巴細胞白血病和非霍奇金淋巴瘤中前所未有的臨床成功案例。 然而，功能性T細胞的快速體外擴增仍然是一個挑戰，T細胞是過繼性細胞轉移（ACT）的關鍵步驟。 T細胞激活需要三個信號：（1）T細胞受體（TCR）刺激，（2）共刺激，（3）促生存細胞因子。 在體內，這些信號由抗原呈遞細胞（APC）提供，其以特定的時空模式將這些提示呈現給T細胞。

目前已經開發出各種方法用於擴大ACT的體外T細胞。其中，合成人工APC（aAPC）對於多克隆T細胞擴增特別方便。目前，用CD3（αCD3; TCR刺激）和CD28（αCD28;共刺激信號）的活化抗體功能化的商業微株（Dynabeads）代表了最常用的和臨床相關的合成系統之一。這些株促進多克隆T細胞激活與外源性白細胞介素-2（IL-2）補充。儘管這些培養物為T細胞提供了三種關鍵信號，但是這些信號的呈現背景並不代表它們如何被APC自然呈遞。這可能導致T細胞擴張速度不理想，功能受限或功能失調的T細胞產物。

另外，這些株是不可降解的，並且在輸注之前必須與細胞產物分離，這增加了成本和製造上的困難，而且它們不適合於提供更大的共刺激信號，而這對於產生高功能治療性T細胞可能是重要的。自體單核細胞來源的樹突狀細胞（moDCs）代表另一種用於原初和記憶T細胞的抗原特異性擴增的共同系統。雖然擴大的T細胞產品在癌症中已經顯示出臨床成功，但是由於長時間的細胞生產程序，供體moDC中的高度可變性以及常規再刺激的需要，使得moDCs的使用受到限制。

對於多克隆T細胞擴增，附著激活針對CD3（αCD3）和CD28（αCD28）的抗體（左）。 對於抗原特異性T細胞擴增，附著有肽的MHC（pMHC）和αCD28（右）。 在這兩個，IL-2隨著時間推移釋放，導致旁分泌遞送至局部T細胞

而在本次文章中，描述了在高比表面介孔二氧化硅微棒（MSR）上形成的由支持的脂質雙層（SLB）組成的複合材料的發展。

SLB能夠在流體脂質雙層上以預定密度呈現T細胞活化線索的組合。已經使用功能化的SLB來研究T細胞活化和信號傳導，並且已經將MSR用於藥物遞送和疫苗接種。

MSR-SLBs促進了可溶性信號向鄰近T細胞的持續旁分泌釋放，並且在官能化之後，使得表面和可溶性信號在T細胞中呈現類似於天然APC的情況。在細胞培養中，三維支架，這些由T細胞活化線索功能化的MSR-SLBs構成的支架被稱為APC模擬支架（APC-ms）.APC-ms促進了原代小鼠和人T的更多的多克隆和抗原特異性擴增細胞和CD19 CAR-T細胞，並且代表了一種靈活和可調諧的平台技術，可以使ACT的高功能T細胞迅速擴張。

從MSRs製備APC-ms的過程

研究人員展示了一種多功能材料，以模仿自然條件下機體向T細胞呈現表面和可溶性提示。高縱橫比的顆粒被用來形成APC-ms，這與大多數先前描述的合成aAPC材料形成對比。這些顆粒自發形成高表面積的三維支架，浸潤T細胞重塑形成緻密的細胞材料簇，創造一個微環境，其中T細胞位於靠近材料。

由於更多的T細胞可能與每個單獨的桿相互作用（長約70μm，直徑約4.5μm），桿的相對較大的尺寸和較高的縱橫比可能有助於形成在APC-ms與Dynabead培養物中觀察到的較大的簇）比較小的球形Dynabeads（4.5μm直徑）。這些集群在APC-ms中的持久性取決於表面提示密度和文化中的材料數量，這可能有助於不同的在各種APC-ms條件下觀察到的表型。

在本研究中，研究人員顯示將IL-2載入到APC-ms中優於將相同量的IL-2作為可溶性團塊添加到培養基中。 這與以前的工作是一致的，這表明以旁分泌的方式將細胞因子如IL-2遞送至T細胞增強了細胞因子的效應。

當前合成的aAPC系統強調通過靜態，高密度的TCR聚集和隨後的T細胞活化刺激。該研究表明通過呈現T細胞刺激整個流體脂質雙層表面，模擬這些提示如何在APC質膜呈現，相對較低的表面提示密度可以促進更多快速擴張速度併產生具有更多功能和更少耗盡表型的T細胞。 TCR的聚集僅僅是動態過程中的一個步驟，並且不僅用於增強T細胞激活，而且還用於限制TCR信號的持續時間以防止T細胞過度刺激。

重新刺激的19BBz CAR-T細胞在播散性淋巴瘤異種移植模型中的體內功效

在多克隆小鼠T細胞擴增研究中，APC-ms促進了顯著的CD8偏倚傾斜，其程度取決於特定的APC-ms製劑。這與先前觀察到的IL-2旁分泌遞送增強增殖一致的小鼠CD8 + T細胞，但在小鼠CD4 + T細胞中促進活化誘導的細胞死亡。相比之下，呈現更高量的T細胞刺激的製劑促進了多克隆人T細胞擴增中大量的CD4偏差傾向，而較低量的T細胞刺激促進了更均衡的CD4:CD8比率。與此觀察一致，用APC-ms擴增的人CD19 CAR-T細胞（19BBz T細胞）保留了更平衡的CD4-CD8比率，與起始群體相似，而與Dynabeads擴增的19BBz T細胞經歷了大量的CD4- 偏差傾斜。在小鼠和人類T細胞之間觀察到的CD8與CD4偏差的差異可能表明小鼠和人類生物學的根本差異。對這更好的理解可以使材料製劑將混合的T細胞種群偏向特定的CD4與CD8的比例，最近證明該性質對於過繼轉移的T細胞的功能是十分重要的。

罕見的抗原特異性T細胞群的擴大是各種疾病治療中的關鍵但是具有挑戰性的步驟。儘管自體moDCs代表了擴大抗原特異性T細胞的金標準，但是需要以供體特異性的方式分離和培養moDCs增加了製造T細胞產品所需的資源和成本。捐助者與捐助者的高度差異也使得對生產過程進行標準化具有挑戰性，甚至相同的T細胞亞群的初始頻率和相對容易擴大也可能大不相同。在單次刺激後，APC-ms在培養1周後促進與moDCs相似的稀有T細胞亞群的抗原特異性擴增，但是在培養的第二周，在moDC培養物中觀察到下降，觀察到顯著增加在同一時期在APC-MS文化。雖然這一觀察結果的確切原因尚不清楚，但與APC-ms抗原呈遞持續性的差異有關，與僅瞬時存在外源的活性moDC相比，抗原呈遞的持續時間受其降解動力學控制裝載的短肽。使用moCs的方案通常涉及多重再刺激以促進實質性富集罕見的T細胞亞群。

在個體化T細胞治療中快速產生治療相關數量的功能性T細胞是一個挑戰，這項研究表明APC-ms為滿足這一需求提供了一個進步。 APC-ms代表多功能材料平台，其比廣泛使用的T細胞擴增系統（例如，Dynabeads和moDC）促進更有效的多克隆和抗原特異性細胞擴增。 APC-ms是一種模塊化的平台技術，可以適應不同的線索，改變提示線索的空間和時間環境。例如，可以改變MSR性質來調整支架微環境或降解動力學。脂質製劑可以改變以調整SLB的穩定性，流動性或表面提示分區，或者通過不同的化學物質使線索附著。預計未來的APC-ms迭代可能會提供更多的表面和可溶性信號，從而為ACT產生進一步優化的T細胞。

參考資料：Alexander S Cheung, David K Y Zhang, Sandeep T Koshy, David J Mooney. Scaffolds that mimic antigen-presenting cells enable ex vivo expansion of primary T cells. http://dx.doi.org/10.1038/nbt.4047

轉化醫學網——轉化醫學領域核心門戶

識別圖中二維碼，點擊關注

轉載、應聘醫學編輯

微信：vipmed360

商務合作

微信：zhyxkf

END

活動

推薦

轉折點——生物醫藥招聘第一平台

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！