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《科學》雙重磅：CAR-T重大升級，可實現對實體瘤的精準強力打擊！( 二 )

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他們發現只有把anti-CD19synNotch→mIL-2（小鼠IL-2）受體與anti-MesothelinCAR受體安裝在同一個T細胞上（自分泌IL-2） ， 才能夠有效清除免疫正常小鼠體內的腫瘤；而把這兩個受體分別安裝在兩個T細胞上（旁分泌IL-2） ， 混合注入免疫正常小鼠體內則不能清除腫瘤 。 免疫抑制性黑色素瘤模型具有相似表現 。
《科學》雙重磅：CAR-T重大升級，可實現對實體瘤的精準強力打擊！
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免疫正常小鼠內 ， 只有把synNotch受體與CAR受體安裝在同一個T細胞上才能清除腫瘤
對于此差異 ， WendellA.Lim團隊認為 ， 由腫瘤抗原條件性激活的局部細胞因子自分泌環路起到了關鍵作用 。 研究團隊通過對比CAR-T細胞聯合大劑量全身IL-2、組成性持續表達IL-2的CAR-T細胞、由CAR激活的條件性表達IL-2的CAR-T細胞 ， 證實了這一假設 。
具體而言 ， 全身應用大劑量IL-2引起強烈的全身毒性；組成性持續表達IL-2引起IL-2的基因沉默 ， 可能原因是IL-2的雙相作用 ， 長時間持續的IL-2作用加速了激活誘導的T細胞終末分化和死亡；由CAR激活的條件性表達IL-2 ， 因與CAR共用一個腫瘤抗原信號 ， 特異性減低 ， 使CAR-T細胞產生嚴重的針對正常組織的靶向毒性（on-target/off-tumortoxicity） 。 而由兩個不同腫瘤抗原信號分別激活synNotch受體和CAR受體則大大提高了腫瘤靶向特異性 ， 有效避免了上述其他IL-2遞送方法的缺陷 。
所以 ， 重要的不僅是給不給細胞因子 ， 還包括什么時間給、什么空間給、給的方式、給多少等 ， 還得能夠實時感應、動態調節 。
最后 ， 研究團隊研究了帶有自分泌synNotch→IL-2環路的CAR-T細胞是如何清除腫瘤的 。
腫瘤切片染色顯示 ， 帶有自分泌IL-2環路的CAR-T細胞廣泛浸潤整個腫瘤；而普通CAR-T細胞只存在于腫瘤外周 ， 無法浸潤到免疫排斥型腫瘤內部 。
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帶有自分泌synNotch→IL-2環路的CAR-T細胞廣泛浸潤到免疫抑制性腫瘤內 ， 普通CAR-T細胞則不能
流式細胞術顯示 ， 自分泌IL-2的CAR-T細胞促進CAR-T細胞和小鼠自身T細胞的浸潤 ， 而旁分泌IL-2的CAR-T細胞（synNotch受體和CAR受體分別安裝在兩個T細胞上）只促進小鼠自身T細胞的浸潤 ， 可能的原因是小鼠自身的T細胞相比輸注的CAR-T細胞數量龐大 ， 競爭性消耗了腫瘤微環境中的IL-2 。
質譜流式功能分析顯示 ， 只有浸潤的自分泌IL-2的CAR-T細胞表現出活化、殺傷效應、增殖活性 ， 且無耗竭表現；而浸潤的小鼠自身的T細胞在活化、殺傷效應、增殖、耗竭等方面均無改變 ， 起到大量消耗IL-2的作用而無抗腫瘤活性 ， 并且小鼠自身T細胞相比CAR-T細胞數量龐大且源源不斷 ， 這可能是旁分泌IL-2被“截胡”的主要原因 。 另外 ， 腫瘤微環境中髓系來源的免疫抑制性細胞功能也沒有發生變化 。
總體來說 ， WendellA.Lim教授領銜的研究團隊設計的腫瘤抗原特異性激活的自分泌細胞因子（synNotch→IL-2）環路 ， 不是通過改變免疫抑制性微環境 ， 而是通過巧妙地繞過免疫抑制性微環境的兩個關鍵步驟（TCR信號通路的失活和IL-2等細胞因子的消耗） ， 實現CAR-T細胞對腫瘤的殺傷 ， 同時避免IL-2的全身毒性及CAR-T的脫靶效應 。
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腫瘤抗原特異性激活的自分泌細胞因子（IL-2）環路促使CAR-T細胞繞過免疫抑制性微環境的兩個關鍵步驟而有效殺傷腫瘤
有趣的是 ， 由波士頓大學生物設計中心的AhmadS.Khalil教授領銜的研究團隊 ， 也在同期《科學》上發表了可控制的合成性基因環路研究 ， 該環路可導入原始T細胞 ， 從而有順序的、有組織的引導T細胞發生增殖、活化 ， 產生抗腫瘤活性[8] 。