细胞免疫疗法,如CAR-T,一种使用表达靶向肿瘤抗原的基于抗体的嵌合抗原受体的T细胞的疗法,是针对不同类型的血液恶性肿瘤以及实体癌的有效疗法。
CAR-T(最初称为T体)是指表达抗原特异性或基于抗体的嵌合受体的T细胞,具有抗体特异性和T细胞效应子或调节功能,由Eshhar和他在以色列魏茨曼科学研究所的同事于20世纪80年代首次描述。
CAR结合了抗体的单链可变片段(scFv),驱动针对肿瘤抗原的特异性。一旦CAR-T结合肿瘤抗原,T细胞增殖和扩增被激活,T细胞细胞毒性功能导致肿瘤细胞死亡。
图1嵌合抗原受体构建体的结构,显示了第一代、第二代和第三代CAR结构。第一代汽车只有一个激活域,第二代CAR有一个激活域和一个共刺激域,第三代CAR有一个激活域和两个共刺激域。
最近的多项研究强调了在CAR-T细胞免疫疗法中,分析T细胞亚群的功能和个体患者的T细胞谱之间的差异的重要性。
T细胞亚群的多个方面,包括:CD4+和CD8+细胞亚群和分化;记忆和效应T细胞功能;细胞外T细胞标记物;T细胞的遗传、表观遗传和代谢信号通路。作用于CAR-T细胞免疫治疗中,提供改善CAR-T免疫治疗的前景。
T细胞在胸腺中成熟,表达TCR
(T细胞受体),在其表面表达CD8蛋白,称为CD8+T细胞(细胞毒性),在表面表达CD4蛋白的被称为CD4+T细胞(辅助T细胞)。
CD4+细胞分化成不同的亚群:Th1、Th2、Th9、Th17、Th22、Treg(调节性T细胞)和Tfh(滤泡辅助性T细胞),如图2所示
。
图2不同的CD4+t细胞亚群。不同的CD4+不同的细胞因子从初始T细胞产生亚群,每个CD4+亚群产生不同类型的白细胞介素。
Th17细胞参与炎症应答和抵御胞外病原微生物(尤其是在肠道、呼吸道黏膜)。Th17细胞的特征性转录因子为RORγt,分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22和IL-26。Th17与多种自身免疫性疾病有关,如多发性硬化症、类风湿性关节炎,银屑病,炎症性肠病等。
Th22是一类参与皮肤免疫的辅助性T细胞,分泌IL-22、不产生IL-17,表达芳香烃受体(ARH)和CCR10。Th22与多种自身免疫性疾病有关,如包括类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、银屑病、多发性硬化等。
Tfh(滤泡辅助性T细胞)辅助B细胞在生发中心的存活与增殖,促进B细胞向浆细胞分化、抗体类别转换和抗体亲和力成熟。Tfh表达Bcl-6和CXCR5。
Treg(调节性T细胞)是一类可对免疫应答进行负调控的细胞,其最突出的功能是维持自身耐受和免疫稳态。Treg根据起源可分为nTreg(自然调节性T细胞)和iTreg(诱导型调节性T细胞)。Treg表达CD25、Foxp3,低表达或不表达CD127。Treg的功能异常会导致多种自身免疫和炎性疾病。
CD8+细胞随着分化,形成不同亚群,显示在下图3。
图3
CD8的分化细胞亚群:TN幼稚T细胞,TSCM记忆T细胞,TCM中央记忆T细胞,TEM效应记忆细胞,TEFF效应T细胞。
TN细胞是指未经分化的幼稚T细胞,通常是在胸腺内产生的并且在进入外周血液系统之前,这些细胞还不具备抗原特异性,尚未接受信号转导和增殖,无法进行深刻的免疫反应。TN细胞通常表达CD45RO的低水平,CD27
/ CD28。它们的关键作用是为后续的T细胞分化和进化做好准备。
Memory Stem
cells)”。TSCM细胞表现出中等至高强度的表面CD45RA和CD62L,同时也表达了干细胞标记物CD34和CD133。TSCM细胞有着高度的自我更新和自我扩增能力,以及良好的免疫记忆能力。它们可以在长时间内维持着多能性,随着身体的需要进化为TCM、TEM、T
effector和TN细胞。
/ CCR7受体,是长期外周循环的T细胞记忆池,在淋巴结中发挥重要作用,能够快速定位全身各处的免疫受体抗原(antigen
receptors)。
CAR-T疗法是针对血液系统恶性肿瘤的非常有效的免疫疗法,面临的挑战之一是如何设计T细胞,使其对Treg细胞具有抗性,并抑制抗肿瘤信号传导,并增加T细胞效应子和记忆功能,以增强抗肿瘤免疫反应。
因此我们需要分析和研究个体患者的CD4/CD8比率及其亚群的T细胞谱,目的是改善效应细胞和记忆功能,增加T细胞的持久性,以进行有效的CAR-T细胞治疗。
有多个途径可以提高CAR-T细胞治疗效果(如图4),包括有:
图4提高CAR-T细胞治疗效果的不同潜在途径
T细胞相对较少,因此需要使用CD4+
T细胞。
另外特别需要考虑的方面是,由于患者的T细胞谱与健康人的不同,并且在患者之间有所不同,这表明需要个体化的T细胞亚群谱和个体化的免疫治疗来有效治疗癌症。
上文显示了T细胞分化的复杂性。
由于CAR-T疗法核心就是从从癌症患者血液中提取出用于扩增的T细胞,因此应当分析CD4/CD8的比率,以及记忆标记物如CD45RA、CD45RO和其它标记物如CD26、CD95、CCR-7和CD62L,以选择不同比率的不同T细胞亚群,在临床试验中进行研究,以获得更有效和个性化的治疗。
应分析分选的CD4或CD8细胞群和T细胞亚群,它们具有特定的记忆或干细胞记忆标记以及遗传、表观遗传和代谢特征,并结合免疫检查点抑制剂,用于调节CAR-T治疗的疗效。
只有这样,才能在未来更有效地寻找并制备出临床最佳CAR-T。
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