异基因CAR T细胞疗法因其能够提高患者治疗可及性而成为肿瘤免疫治疗的一个重要方向。然而,宿主免疫系统对异基因细胞的排斥反应(Host-Versus-Graft,HVG)严重限制了治疗的有效性,导致CAR T细胞的扩增和持久性不足。
为了解决这一问题,
哥伦比亚大学Irving 医学中心
的
Michel Sadelain
团队
探索了淋巴病毒如HIV、EBV和CMV等在免疫逃逸中的策略,尤其是HIV-1 Nef蛋白的作用。研究发现,Nef蛋白通过中等程度地降低HLA-I表达,有效减少了CD8+ T细胞的攻击,并通过激活Pak2激酶抑制细胞死亡,从而延长了异基因CAR T细胞在体内的存活。这些发现为提高异基因CAR T细胞疗法的治疗效能提供了新的思路
。2025月1月30日,该研究成果以HIV immune evasin Nef enhances allogeneic CAR T cell potency为题,被
Nature
收录预印本。
异基因CAR T细胞在肿瘤控制中的表现及免疫逃逸策略的影响
首先,实验使用了CD19+ NALM6急性淋巴细胞白血病小鼠模型,比较了自体和异基因PBMC背景下CAR T细胞的肿瘤控制效果。结果显示,自体CAR T细胞显著优于异基因CAR T细胞,且后者受到宿主CD8+ T细胞的排斥。为了减轻免疫排斥,研究者通过降低HLA-I表达,发现HIV-1 Nef和EBV BNLF2a能够有效减少CD8+ T细胞的攻击,并延长CAR T细胞在体内的存活。Nef表达的CAR T细胞在异基因小鼠中表现出显著更强的肿瘤控制效果和更高的CAR T细胞存活率。
图1. 病毒逃逸因子HLA-I表达降低保护免受同种异体CD8 T细胞的杀伤。
不同HLA-I表达水平对自然杀伤细胞(NK细胞)排斥的影响
研究发现,当HLA-I水平降至20%以下时,CAR T细胞易受到NK细胞的杀伤,尤其是在B2MKO和BNLF2a表达的CAR T细胞中。使用NSG15小鼠模型,Nef表达的CAR T细胞在控制肿瘤方面优于BNLF2a和B2MKO CAR T细胞,而后者在NK细胞存在时表现出较差的肿瘤控制。通过NK细胞去除,B2MKO CAR T细胞的扩增和肿瘤控制得到恢复,说明NK细胞排斥是低HLA-I水平CAR T细胞疗效差的主要原因。Nef通过维持中等HLA-I水平,避免了NK细胞的排斥,提供了更好的治疗效果。
图2. HLA-I表达低或缺失导致NK细胞排斥。
HIV-1 Nef蛋白通过其SH3结合域对CAR T细胞功能的增强作用
Nef表达通过增强肿瘤控制和细胞存活,优于其他免疫逃逸蛋白。Nef的SH3结合域在CAR T细胞中起着关键作用,尤其在其与Pak2激酶的相互作用中。通过磷酸化组学分析,发现Nef激活Pak2磷酸化,进一步抑制了激活诱导的细胞死亡(AICD)。Nef-CAR细胞表现出较低的AICD水平,且Pak2基因敲除会损失这一保护作用。此外,Nef表达显著上调了抗凋亡蛋白Bcl-2的水平,从而保护CAR T细胞免受AICD的影响,确保其长期存活和功能。
图3. Nef通过Pak2促进抗凋亡信号传导。
Nef与CAR T细胞激活信号的关系及其在免疫逃逸中的作用
Nef通过SH3结合域减少早期T细胞信号传导,如CD3ζ和ZAP70的磷酸化,同时保护CAR T细胞免受激活诱导的细胞死亡(AICD)。与1XX CAR结构结合使用时,Nef显著增强了CAR T细胞的扩增和存活,特别是在异种移植模型中,1XX-Nef CAR T细胞的数量和持久性远高于单独的1XX CAR T细胞。此外,1XX-Nef CAR T细胞在肿瘤控制和小鼠存活方面表现出最优效果,尤其是在全基因组耐受移植(allo-CAR)中。
图4. 同种异体1XX Nef CAR细胞延长生存期并改善肿瘤控制。
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小结
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本研究探索了HIV Nef在增强同种异体CAR T细胞免疫逃逸和存活方面的作用。Nef通过降低HLA-I水平减少CD8 T细胞介导的排斥,同时避免NK细胞快速清除。此外,Nef通过Pak2信号通路抑制活化诱导的细胞死亡(AICD),促进CAR T细胞扩增。研究发现,完全敲除B2M虽能避免CD8 T细胞攻击,但会导致NK细胞介导的清除,而Nef可在不触发NK细胞的情况下部分降低HLA-I表达,从而增强CAR T细胞的存活和抗肿瘤能力。Nef-CAR T细胞在多种模型中展现出良好的扩增与肿瘤控制能力,且适用于标准的淋巴清除方案,为优化同种异体CAR T细胞疗法提供了新的策略。