Nature | 利用HIV的免疫逃逸来增强异体CAR-T细胞的抗癌能力

撰文 | Qi

在癌症治疗领域，CAR-T细胞疗法无疑是一项革命性的突破。CAR-T细胞疗法通过基因工程改造患者的T细胞，使其能够特异性识别并杀死癌细胞，在治疗B细胞恶性肿瘤和多发性骨髓瘤方面已经取得显著成功。然而，个性化制造的复杂性和高昂的成本限制了其广泛使用，每个患者的T细胞都需要单独提取、改造和扩增，这一过程不仅耗时，还可能导致患者在等待治疗期间病情恶化。因此，科学家们开始探索异体CAR-T细胞疗法，即使用健康供体的T细胞来制造“通用型”CAR-T细胞，这种“现成”的疗法可以大大缩短制造时间，降低成本，并让更多患者受益。然而，该疗法也面临一个重大挑战：免疫排斥。当异体CAR-T细胞被注入患者体内时，患者的免疫系统可能会将其识别为外来细胞并发动攻击，导致CAR-T细胞被清除，从而削弱治疗效果。

为了应对这一挑战，研究人员从病毒免疫逃逸机制中寻找灵感。病毒，尤其是HIV、EBV和CMV等已经进化出多种机制来逃避免疫系统的攻击。这些病毒通过下调宿主细胞的人类白细胞抗原I类分子 （HLA-I） ，减少被CD8+ T细胞识别的机会，从而逃避免疫系统的追杀 【1, 2】 。然而，完全去除HLA-I表达会导致自然杀伤细胞 （NK细胞） 的“丢失自我”反应，进而引发NK细胞的攻击 【3, 4】 。

近日，来自纪念斯隆·凯特琳癌症中心的 Michel Sadelain 团队在 Nature 杂志上发表了文章 HIV immune evasin Nef enhances allogeneic CAR T cell potency ，他们 通过借鉴HIV-1病毒的免疫逃逸机制，探索了如何利用病毒蛋白Nef增强异体CAR-T细胞的抗癌能力，为开发更有效的异体CAR-T细胞疗法提供了新的策略。

为了减少异体CAR-T细胞被CD8+ T细胞攻击的风险，该团队借鉴了病毒的免疫逃逸机制。简而言之，通过siRNA不同程度地敲低HLA-I，发现当HLA-I表达降至基线水平的50%以下时，能部分逃避CD8+ T细胞的攻击，但当HLA-I表达降至20%以下时则会被NK细胞攻击。为了部分但稳定地降低HLA-I表达，他们选择五种已知的可调节HLA-I水平的候选免疫逃逸蛋白：来自HIV-1的Nef，来自EBV的BNLF2a，来自hCMV的US2和US11，以及来自KSV4的K5。其中，Nef蛋白能够将HLA-I表达下调至20%-50%的水平，且优先下调HLA-A和HLA-B等主要HLA-I分子，而不影响HLA-C和HLA-E的表达。 这种适度的HLA-I下调使得表达Nef的CAR-T细胞能够避免CD8+ T细胞的攻击，同时不触发NK细胞的反应。

该团队发现CAR-T细胞表达Nef会诱导Pak2 （一种丝氨酸/苏氨酸激酶，具有促凋亡和抗凋亡双重作用 【5, 6】 ） 多个位点的磷酸化，由于CAR - T细胞在高肿瘤负荷和反复刺激的情况下很容易经历激活诱导的细胞死亡 （AICD） 【7】 ，于是该团队评估Nef介导的Pak2信号传导对细胞凋亡和AICD的影响。结果显示，Nef通过激活Pak2激酶来上调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，抑制AICD，进而延长CAR-T细胞的存活时间。最后，为了验证Nef-CAR-T细胞的体内疗效，研究人员在NALM6白血病模型和U251胶质母细胞瘤模型中进行了测试，发现表达Nef的CAR-T细胞在异体环境中表现出更强的肿瘤控制能力和更长的存活时间，特疗效显著优于HLA-I完全敲除的CAR-T细胞 （因NK细胞的攻击而失效） 。

综上，这项工作表明 HIV-1病毒的Nef蛋白通过多重机制增强了异体CAR-T细胞的抗癌能力：1）通过适度下调HLA-I表达，在避免CD8+ T细胞的攻击的同时不触发NK细胞的反应；2）通过激活Pak2激酶，抑制AICD以延长CAR-T细胞在体内的存活时间。 因此，对异体CAR-T细胞疗法进行优化将有望为更多癌症患者带来福音。

制版人：十一

1. Mancini, M. & Vidal, S. M. Mechanisms of Natural Killer Cell Evasion Through Viral Adaptation. Annu Rev Immunol 38, 511–539 (2020).

2. Buffalo, C. Z., Iwamoto, Y., Hurley, J. H. & Ren, X. How HIV Nef Proteins Hijack Membrane Traffic To Promote Infection. J Virol 1–18 (2019).

3. Deuse, T. et al. Hypoimmunogenic derivatives of induced pluripotent stem cells evade immune rejection in fully immunocompetent allogeneic recipients. Nat Biotechnol doi:10.1038/s41587-019-0016-3

4. Gornalusse, G. G. et al. HLA-E-expressing pluripotent stem cells escape allogeneic responses and lysis by NK cells. Nat Biotechnol 35, 765–772 (2017).

5. Greenway, A., Azad, A., Mills, J. & McPhee, D. Human immunodeficiency virus type Nef binds directly to Lck and mitogen-activated protein kinase, inhibiting kinase activity. J Virol 3 70, 6701–6708 (1996).

6. Huang, J. et al. PAK2 activated by Cdc42 and caspase 3 mediates different cellular responses to oxidative stress-induced apoptosis. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res 1867, 118645(2020).

7. Tschumi, B. O. et al. CART cells are prone to Fas- and DR5-mediated cell death. J Immunother Cancer 6, 71 (2018).

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（*排名不分先后）