造血干细胞移植为众多血液病患者带来了希望,但移植物抗宿主病 (GVHD) 却成为移植后的一大难题。GVHD 是指供体免疫细胞将受体组织器官识别为“异己”进行攻击,引发一系列炎症反应,严重时甚至危及生命。
目前,GVHD、器官移植排斥反应疾病的治疗主要依赖于广谱免疫抑制剂。然而,这类药物就像“杀敌一千,自损八百”的武器,在抑制过度免疫反应的同时,也会抑制正常的免疫功能,导致患者易受感染和其他并发症的风险增加。
免疫调节细胞疗法为从根本上将免疫平衡转向耐受提供了途径。其中最有效的方法之一是过继转移 CD4+/CD25+/FoxP3+ 胸腺来源的调节性 T 细胞 (Tregs),这群细胞是免疫系统中一群特殊的“维和部队”,它们负责抑制免疫反应,维持免疫平衡,防止免疫系统过度激活。
波士顿儿童医院团队另辟蹊径,将 Tregs 和 CAR-T 技术巧妙结合,将 Tregs 改造成能够特异性识别免疫激活信号分子 OX40L 。OX40L 在多种免疫相关疾病中表达上调,包括 GVHD、器官移植排斥反应和自身免疫性疾病,通过靶向 OX40L,OX40L-CAR-Tregs 可以更广泛地抑制多种疾病中的 T 细胞,并且在体内抑制异种移植物抗宿主病(GVHD)方面表现出显著的治疗效果。
《Science Translational Medicine》期刊发表以上研究结果,文章题目为:Human OX40L–CAR-Tregs target activatedantigen-presenting cells and control T cell alloreactivity。
文章解析
OX40L-CAR-Tregs分子设计包含一个靶向人 OX40L 的 scFv,以及一个 CD8α 跨膜结构域和细胞内 CD28 和 CD3ζ 共刺激结构域,用FOXP3作为启动子。
使用野生型 (WT) K562 细胞(天然 OX40L−)和转导后组成型表达 OX40L 的 K562 细胞(称为 K562-OX40L+ 细胞)进行了共培养实验,结果表明,CAR-Tregs 与 K562 WT 细胞共培养 48 小时后,激活标志物 CD69 和 CD71 的上调水平极低;相反,当与 K562-OX40L+ 细胞共培养时,CAR-Tregs 的 CD69和 CD71(激活marker分子)均显著上调。
测试了 OX40L-CAR-Tregs抑制 T 细胞增殖实验,使用 CellTrace Violet (CTV) 标记的 T 细胞与自体 OX40L–CAR-Tregs 或对照 Tregs 共培养,结果显示,用辐照的 K562-OX40L+ 细胞预刺激的 OX40L-CAR-Tregs 在多个 Treg:T 细胞比率下对 CD4 和 CD8 T 细胞分裂的抑制效果极其显著。
为了评估 OX40L–CAR-Tregs 直接抑制 DCs 的能力,用同种异体单核细胞来源的 DCs (Mo-DCs) 进行了共培养试验。结果显示,与对照组 Tregs 相比,与成熟 Mo-DCs 共培养的同种异体 OX40L-CAR-Tregs 在多个测试的 Treg:DC 比率下,CD80 和 CD86 的表达均有所降低,OX40L-CAR-Tregs 降低 DCs 上共刺激分子的表达。
既然OX40L-CAR-Tregs 可降低共刺激分子的表达,那能否降低OX40L的表达呢?用 K562-OX40L+ 细胞与对照 Tregs 或 CAR-Tregs 的共培养试验,以直接评估胞啃作用介导的 OX40L 向 Tregs 的转移。结果显示,与对照 Tregs 共培养相比,OX40L-CAR-Tregs 获得的 OX40L 数量显著更高 ,同时供体 K562-OX40L+ 细胞上的 OX40L 表达也相应降低 。OX40L-CAR-Tregs 通过胞啃作用可以降低靶细胞上 OX40L 的表达。
OX40L-CAR-Tregs在体内是否能够有效抑制GVHD的发生呢?将人 PBMCs 移植到经亚致死剂量照射的免疫缺陷 (NSG) 小鼠体内,这会导致致命的异种 GVHD,其特征是体重减轻、姿势缺陷、活动能力下降和毛发完整性丧失。结果显示,CAR-Tregs 在降低 GVHD 严重程度和延长治疗小鼠的存活时间方面显著优于对照 Tregs。
未接受 Tregs 治疗而仅移植人 PBMCs 的受体小鼠死于 GVHD 的中位生存时间 (MST) 为 18 天,而接受对照 Tregs 治疗的动物的 MST 为 48 天(8 只动物中有 7 只死于 GVHD),而接受 CAR-Tregs 治疗的 9 只动物中有 7 只存活到预定的实验终点 60 天。
研究人员还发现 OX40L-CAR-Tregs 在抑制 GVHD 的同时,不影响移植物抗白血病(GVL)效应,表明其具有良好的安全性。
文章的重要发现:
OX40L 作为靶点:OX40L 是 TNF 超家族蛋白,在多种同种免疫和自身免疫疾病中过表达,例如移植物抗宿主病 (GVHD)、实体器官排斥反应、类风湿关节炎、系统性硬化症和系统性红斑狼疮 (SLE)。通过靶向 OX40L,该疗法有望广泛应用于多种疾病。
工程化 CAR-Tregs:该研究构建了一种以 FOXP3 启动子驱动的 OX40L 特异性嵌合抗原受体 (CAR) Tregs。这种设计确保了 CAR 仅在表达 FoxP3 的细胞中选择性表达,增强了 Tregs 的表型稳定性和安全性。
增强的抑制功能:与对照 Tregs 相比,OX40L-CAR-Tregs 在体外和体内均表现出更强的抑制同种反应的能力。
通过胞啃作用抑制 APC:OX40L-CAR-Tregs 可以通过胞啃作用从 APC 中去除 OX40L,从而降低 APC 的刺激能力并进一步抑制效应 T 细胞的活化。
体内疗效:在异种 GVHD 小鼠模型中,OX40L-CAR-Tregs 可有效抑制 GVHD,并延长治疗小鼠的存活时间。
保留移植物抗白血病 (GVL) 效应:OX40L-CAR-Tregs 不会损害 GVL 效应,这对于预防白血病复发至关重要。
参考文献:Xianliang Rui et al.,Human OX40L–CAR-Tregs target activated antigen-presenting cellsandcontrolTcellalloreactivity.Sci.Transl.Med.16,eadj9331(2024).DOI:10.1126/scitranslmed.adj9331