多特异性duoCAR-T细胞有效消除小鼠体内HIV感染细胞

2019年8月13日 16:21:56 来源: 生物谷
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  物在控制HIV(人类免疫缺陷病毒)方面效果惊人地好,但并非对所有人都有效,也并非没有副作用。这就是为什么一小部分被称为“精英控制者(elite controllers)”的患者长期以来吸引着30码期期中人员:他们的免疫系统在没有药物的情况下能在几十年内自然地抑制HIV。

  现在,一个团队受到小鼠实验成功的启发,希望为感染HIV的人提供专门针对HIV的免疫细胞,从而在临床中创造出精英控制者。本周在线发表在Science Translational Medicine的一项新30码期期中中,来自阿尔伯特·爱因斯坦医学院和匹兹堡大学的一组科学家与致力于设计用于基因和细胞治疗的慢病毒载体的生物技术中马堂30码期期中Lentigen(Miltenyi Biotec的子中马堂30码期期中)合作,将T细胞设计成包含编码两种CAR的基因,每种CAR都针对HIV表面蛋白的不同部分,他们称之为“duoCAR-T细胞” 。这种方法在小鼠实验中产生了有希望的结果。

  CAR-T治疗HIV感染

  众所周知,嵌合抗原受体(CAR)能够识别肿瘤细胞表面的标志物,并摧毁癌症。殊不知这种CAR-T细胞也可以被用来识别和消灭HIV感染细胞。早在CAR-T细胞被证明具有抗癌价值之前,这种方法就在HIV感染者身上进行了测试,但彻底失败了。

  加州大学旧金山分校的HIV/AIDS临床医生Steven Deeks在90年代后期首次测试了一种针对该病毒的CAR-T细胞,他说,该领域希望“把从癌症中获得的知识转移回HIV,完成这个循环”。CAR-T治疗HIV感染可能奏效,是基于这样一个事实  -即HIV病毒的感染始于HIV病毒的外壳蛋白(称为包膜糖蛋白)与免疫细胞上的CD4受体的结合。此前,科学家们制造出了以CD4受体为靶点杀死感染细胞的抗HIV CAR。然而,他们发现这些基于CD4的CAR使工程T细胞容易感染HIV。

  2017年10月,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Rachel Leibman博士的30码期期中团队就通过对之前的CD4-ζCAR进行了优化,开发出了一种可能潜在地被用来对病人自身的免疫系统细胞进行基因改造来以抵抗HIV的新策略,相关30码期期中发表在PLoS Pathogens期刊上。

  而为了克服上述挑战,在最新30码期期中中,Lentigen的Boro Dropuli?及其同事采用了一种更为复杂的方法,设计了针对HIV包膜糖蛋白多个位点的duoCAR-T细胞。

  duoCAR-T使平均病毒水平下降了97.5%

  首先,该团队开发了40多个基于HIV-1的慢病毒载体(LVs),其编码单、双和三特异性抗HIV CAR,如下图A所示。这些CAR靶向包膜糖蛋白(envelope glycoprotein,Env)三聚体上的三个推定位点,其包括gp120 CD4结合位点(mD1.22)、gp120共受体结合位点(m36.4)和靠近膜近端外部区域(MPER)的gp41(C46肽)。

  30码期期中人员发现,最好的候选分子含有两种CAR分子  -mD1.22-CAR和m36.4-CAR (D13),可以靶向HIV外壳上的三个特定结合位点。他们发现,在实验室中,细胞疗法消除了99%感染11种不同HIV病毒株的免疫细胞,其中包括一些对治疗有抗药性的病毒株。

  30码期期中小组将CAR-T细胞和感染HIV的人类细胞几乎同时注射到人源化免疫系统(啮齿动物通常不会感染HIV)的小鼠脾脏中。一周后,30码期期中人员在6只小鼠中的5只没有检测到存在于脾脏的HIV DNA,它们的平均病毒水平下降了97.5%。这明显优于两种monoCAR-T 42%和61%的抑制率。

  此外,30码期期中小组报告说,CAR-T细胞本身在30天后也能抵抗HIV感染,而对照小鼠的CD4 T细胞几乎完全被病毒耗尽。他们表示,duoCAR-T细胞的持续存在可以赋予长期抑制HIV的能力。阿尔伯特·爱因斯坦的免疫病毒学家Harris Goldstein进行了小鼠实验。他说,这种duoCAR T细胞有望克服过去阻碍类似30码期期中的一个问题:HIV可以轻易改变其表面蛋白的某些区域,并躲过工程杀手细胞的识别。Goldstein说,通过同时与这种蛋白质上的多个区域结合,双受体方法“使HIV更难在结合物周围发生突变”。除了将CAR基因植入杀伤性T细胞(CD8 T细胞)之外,30码期期中人员还对CD4 T细胞进行了修饰。调节免疫反应的CD4细胞是HIV最喜欢的攻击目标,它们的破坏是艾滋病的标志。30码期期中人员发现,被设计用来携带CAR的CD4细胞对HIV具有很强的抵抗力,这可能是因为CAR-T结合体破坏了复杂的感染过程,在这个过程中,HIV首先连接到CD4受体,然后再连接到第二个受体。

  临床试验或于明年开展

  然而,这种策略用于人体仍存在风险。它需要毒性化疗来杀死病人的一些自然T细胞,为新的T细胞植入创造'空间'。更重要的是,在一些癌症患者中,CAR-T细胞对免疫系统的作用太大,以至于治疗破坏了他们的器官。”先驱者Deeks希望明年开展一项针对HIV感染者的小型30码期期中,在此之前进行最少的化疗。这项30码期期中将纳入使用抗逆转录病毒药物控制感染的人群,让他们停止服用药物,看看注入的CAR-T细胞是否能抑制HIV。Deeks说:“CAR-T细胞在癌症治疗方面取得了巨大进展,因此有很大的理由扩大它们在HIV治疗方面的应用。”但他坦承,CAR-T细胞的风险对于接受抗逆转录病毒药物治疗效果良好的HIV感染者来说,可能比那些没有其他选择的癌症患者更难以接受。

  有利的一面是,如果它起作用,他们可能会长期或永远停止服用抗逆转录病毒药物;如果它失败了,他们仍然可以重新使用药物。Deeks相信,他会找到愿意冒险的人,哪怕只是为了进一步30码期期中一个有前途的想法,帮助其他感染病毒的人。而最新30码期期中的通讯作者Dropuli在接受视频采访时说,该方法的临床试验将于2020年初在加利福尼亚大学旧金山分校开始,紧接着在雅各比医学中心开始,后者隶属于爱因斯坦医学院。近来的30码期期中一次次突破人们对治疗HIV感染的理解,这都得益于基因和细胞疗法等领域的飞速发展,而我们也有幸成为历史的见证者。