路德維希癌癥研究已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種新型的嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞；一個(gè)有前途的癌癥免疫治療家族-可以按需打開(kāi)和關(guān)閉。這項(xiàng)研究由路德維希癌癥研究所洛桑分院的梅麗塔·艾文、該分院主任喬治·庫(kù)科斯和他們的同事洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的布魯諾·科雷亞領(lǐng)導(dǎo)，解決了CAR-T療法的一個(gè)核心難題：他們傾向于對(duì)患者的健康組織激發(fā)潛在的致命失控免疫反應(yīng)。他們的報(bào)告刊登在本期《自然生物技術(shù)》上。

庫(kù)科斯說(shuō)：“我們想開(kāi)發(fā)一種方法來(lái)抑制CAR-T細(xì)胞療法作為一種安全機(jī)制，以防患者出現(xiàn)不良反應(yīng)。為了做到這一點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了CAR-T細(xì)胞，它可以被小分子可逆地滅活，這些小分子可以系統(tǒng)地被賦予并迅速發(fā)揮作用。

CAR-T細(xì)胞被設(shè)計(jì)用來(lái)檢測(cè)特定的分子標(biāo)記物，或抗原，并摧毀攜帶它們的癌細(xì)胞。為此，研究人員設(shè)計(jì)了一種在T細(xì)胞上表達(dá)的嵌合分子，它是從幾種關(guān)鍵蛋白質(zhì)的功能單位（或“結(jié)構(gòu)域”）中拼接在一起的。汽車(chē)蛋白質(zhì)的外部部分進(jìn)行抗原檢測(cè)。內(nèi)部有另外兩個(gè)關(guān)鍵部件。一個(gè)是一種名為CD3-Zeta的蛋白質(zhì)的信號(hào)結(jié)構(gòu)域，它是激活T細(xì)胞所絕對(duì)需要的。另一種是另一種蛋白質(zhì)的信號(hào)部分，通常是CD28，它支持活化的T細(xì)胞的增殖和存活。

這些細(xì)胞免疫療法已被批準(zhǔn)用于治療一些血液癌，研究人員正在致力于將它們靶向于實(shí)體腫瘤。但這種治療有很大的風(fēng)險(xiǎn)。CAR-T細(xì)胞可以無(wú)意中引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)，全身免疫反應(yīng)稱(chēng)為細(xì)胞因子釋放綜合征，這會(huì)引起嚴(yán)重的副作用。

研究人員試圖通過(guò)工程化CAR-T細(xì)胞來(lái)減輕這些風(fēng)險(xiǎn)，如按需自殺或需要藥物被激活。

然而，前一種方法導(dǎo)致了非常昂貴的免疫治療的浪費(fèi)，而后者則受到藥物半衰期短的挑戰(zhàn)。我們的方法為這一困難的分子工程問(wèn)題提供了新穎而獨(dú)特的解決方案。

路德維希癌癥研究所洛桑分會(huì)Melita Irving

為了建立他們的“停止-CAR-T”系統(tǒng)，研究人員將CD3-Zeta激活結(jié)構(gòu)域粘在一個(gè)分子上，抗原檢測(cè)部分粘在另一個(gè)分子上。為了將兩條鏈連接在一起，使它們作為一個(gè)單元發(fā)揮作用，它們?cè)诿織l鏈中添加了兩個(gè)不相關(guān)的蛋白質(zhì)的相互作用結(jié)構(gòu)域，這些蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)自發(fā)地配對(duì)。研究人員還確保了這種結(jié)合可能會(huì)被現(xiàn)有的小分子系統(tǒng)地干擾。在Correia的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的優(yōu)雅的計(jì)算建模和蛋白質(zhì)工程為這些結(jié)合域確定了理想的分子伙伴，并確保這些新添加的結(jié)合域不會(huì)干擾激活T細(xì)胞的信號(hào)所需的細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的蛋白質(zhì)相互作用。

研究人員首先在細(xì)胞培養(yǎng)物中證實(shí)了這種兩蛋白的CAR-T系統(tǒng)；靶向于前列腺癌抗原；與類(lèi)似的靶向但傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的CAR-T系統(tǒng)一樣有效，并且可以被類(lèi)藥物分子關(guān)閉。然后，他們?cè)谛∈蟮膫?cè)翼生長(zhǎng)表達(dá)該抗原的腫瘤，并表明雖然這兩種類(lèi)型的CAR-T細(xì)胞都能減緩腫瘤的生長(zhǎng)，但只有停止-CAR-T系統(tǒng)的作用可以在CAR-T治療開(kāi)始之前或之后隨著小分子的加入而消失。

歐文說(shuō)：“這確實(shí)表明，原則上，我們應(yīng)該能夠直接控制病人體內(nèi)STOP-CART細(xì)胞的活動(dòng)。

研究人員目前正在開(kāi)發(fā)一種STOP-CAR-T系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以通過(guò)批準(zhǔn)的藥物來(lái)控制，并通過(guò)各種方式對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，看看它們是否能降低控制細(xì)胞所需的藥物數(shù)量。

庫(kù)科斯說(shuō)：“這項(xiàng)工作本身以及它的潛力確實(shí)令人興奮，但我認(rèn)為它也說(shuō)明了精心安排的多學(xué)科合作如何能夠產(chǎn)生重大的科學(xué)突破。我們希望與EPFL和我們?cè)谠摰貐^(qū)的其他合作伙伴合作，盡快為癌癥患者帶來(lái)STOP-CAR-T治療?！?/p>

這項(xiàng)研究得到了路德維希癌癥研究所、Biltema和IS REC基金會(huì)、歐洲研究理事會(huì)、國(guó)家分子系統(tǒng)工程能力中心、Marie Sklodowska-Curie行動(dòng)、Whitaker和韓國(guó)國(guó)家研究基金會(huì)的支持。

除了路德維希的職位外，喬治·庫(kù)科斯還指導(dǎo)洛桑大學(xué)醫(yī)院（CHUV-UNI L）的腫瘤科，以及瑞士癌癥中心Leman的共同指導(dǎo)。梅麗塔·艾文也是腫瘤科的組長(zhǎng)。布魯諾·科雷亞是EPFL生物工程學(xué)院的助理教授。