同时敲低六种抑制性膜蛋白增强CAR-T细胞抗胆管癌活性

Enhancement of CAR-T cell activity against cholangiocarcinoma by simultaneous knockdown of six inhibitory membrane proteins

作者信息Yidan Qiao, Jie Chen, Xuemei Wang, Shumei Yan, Jizhou Tan, Baijin Xia, Yongjian Chen, Keming Lin, Fan Zou, Bingfeng Liu, Xin He, Yiwen Zhang, Xu Zhang, Hui Zhang, Xiangyuan Wu, Lijuan Lu
PMID37282786
发布时间2023-07
DOI10.1002/cac2.12452

实验完整度

包含体外细胞系杀伤实验、类器官共培养、体内人源化小鼠模型等多个证据层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

人胆管癌细胞系TFK-1和HuCCT1 人胆管癌类器官 人源化NSG小鼠移植瘤模型 患者来源的胆管癌组织样本

重点核对

EGFR-CAR-T和B7H3-CAR-T的靶向杀伤活性需在TFK-1和HuCCT1细胞系中验证(LDH释放实验) PD-1、Tim-3、Tigit在胆管癌CD8+ TIL上的高表达需通过流式细胞术确认 PTG和T16R shRNA簇的敲低效率需通过qRT-PCR检测(需降低60%-75%) 体外杀伤实验中CAR-T与肿瘤细胞共培养比例(10:1至0.625:1)和24小时时间点 人源化NSG小鼠模型中,肿瘤接种细胞数(5×10^6 TFK-1)、PBMC注射量(1×10^7)、CAR-T细胞输注量(1×10^6)和给药途径

摘要

背景 现有治疗胆管癌的方法疗效不佳。然而,嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞正成为一种潜在的治疗策略。实体瘤在免疫抑制微环境中存在多种不利因素,会损害CAR-T细胞的浸润和功能。本研究旨在通过敲低免疫检查点和免疫抑制性分子受体来改善CAR-T细胞的功能。 方法 我们使用免疫组织化学评估了胆管癌组织中表皮生长因子受体(EGFR)和B7同源物3蛋白(B7H3)抗原的表达,并通过流式细胞术筛选了胆管癌微环境中的特定免疫检查点。随后,我们工程化了靶向EGFR和B7H3抗原的CAR-T细胞。我们通过构建两组小发夹RNA同时敲低了CAR-T细胞中的免疫检查点和免疫抑制性分子受体,并在体外使用肿瘤细胞系和胆管癌类器官模型,以及在体内使用人源化小鼠模型评估了工程化CAR-T细胞的抗肿瘤活性。 结果 我们观察到胆管癌组织中EGFR和B7H3抗原高表达。EGFR-CAR-T和B7H3-CAR-T细胞表现出特异性的抗肿瘤活性。我们发现在胆管癌微环境中浸润的CD8+ T细胞上存在丰富的程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)、T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域蛋白3(Tim-3)以及T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域(Tigit)。随后我们降低了CAR-T细胞表面这3种蛋白的表达,命名为PTG-scFV-CAR-T细胞。此外,我们敲低了PTG-scFV-CAR-T细胞的转化生长因子β受体(TGFβR)、白细胞介素-10受体(IL-10R)和白细胞介素-6受体(IL-6R)的表达。这些细胞命名为PTG-T16R-scFV-CAR-T细胞,在体外能有效杀伤肿瘤细胞,并在胆管癌类器官模型中促进肿瘤细胞凋亡。最后,PTG-T16R-scFv-CAR-T细胞在体内对肿瘤生长表现出更强的抑制作用,并在延长小鼠生存期方面更优。 结论 我们的结果显示,敲低六重抑制性分子的PTG-T16R-scFV-CAR-T细胞在体外和体内均表现出对胆管癌的强大免疫力和长期疗效。该策略为胆管癌提供了一种有效的个性化免疫细胞疗法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何通过同时敲低多种免疫检查点和免疫抑制性细胞因子受体来增强CAR-T细胞对胆管癌的抗肿瘤活性?
核心机制
通过敲低PD-1、Tim-3、Tigit和TGFβR、IL-10R、IL-6R这六种抑制性分子,解除肿瘤微环境对CAR-T细胞的免疫抑制,增强其抗肿瘤活性、浸润能力和记忆持久性。
主要证据
体外细胞系杀伤实验、类器官共培养模型显示PTG-T16R-scFV-CAR-T细胞杀伤能力显著增强;人源化小鼠模型中显示肿瘤生长抑制、肿瘤浸润CAR-T细胞比例增加和IFN-γ分泌增多以及生存期延长。
研究意义
该策略为胆管癌提供了一种有效的个性化免疫细胞疗法,并可能为实体瘤治疗提供通用策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

筛选胆管癌免疫检查点

确定胆管癌微环境中高表达的免疫检查点分子

通过流式细胞术检测患者肿瘤、癌旁和正常组织中CD8+ TIL上PD-1、Tim-3、Lag3、Tigit、BTLA、CTLA4、CD244和CD160的表达。

2

构建CAR-T细胞

产生靶向EGFR和B7H3的CAR-T细胞

构建携带EGFR或B7H3特异性scFv的第三代CAR慢病毒载体,转导激活的人CD8+ T细胞。

3

敲低抑制性分子并验证效率

同时降低CAR-T细胞表面免疫检查点和细胞因子受体的表达

通过两个shRNA簇(PTG和T16R)在CAR-T细胞中敲低PD-1、Tim-3、Tigit和TGFβR、IL-10R、IL-6R,并用qRT-PCR检测敲低效率。

4

体外细胞系杀伤实验

评估修饰后CAR-T细胞对靶细胞的杀伤能力

将不同修饰的CAR-T细胞与TFK-1或HuCCT1细胞以不同比例共培养24小时,通过LDH释放实验检测细胞毒性。

5

类器官杀伤实验

在更接近真实肿瘤微环境的模型中验证CAR-T细胞功能

将自体CAR-T细胞与患者来源的胆管癌类器官共培养24小时,通过caspase 3/7探针检测凋亡。

6

体内人源化小鼠模型验证

评估CAR-T细胞在体内的抗肿瘤作用和长期疗效

NSG小鼠皮下接种TFK-1细胞并注射人PBMC,随后静脉输注修饰CAR-T细胞,测量肿瘤体积、生存期,并分析肿瘤浸润CAR-T细胞和脾脏中央记忆T细胞。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基GIBCO--
RPMI-1640培养基GIBCO--
胎牛血清GIBCO--
青霉素-链霉素GIBCO--
KBM581淋巴细胞无血清培养基Corning--
GlutaMAX补充剂GIBCO--
非必需氨基酸GIBCO--
抗CD3抗体Biolegend317326
抗CD28抗体Biolegend302934
重组人IL-2R&D SystemsBT-002-050
磷酸盐转染系统Beyotime--
聚凝胺Sigma-Aldrich--
TRIZOL试剂Ambion--
PrimeScript逆转录试剂盒TaKaRa--
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
NP40裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime--
SDS上样缓冲液GBCBIO--
SurePAGE预制胶Genscript--
硝酸纤维素转移膜HUAYUN--
牛血清白蛋白MRC--
抗flag单克隆抗体Proteintech66008-4-Ig
抗GAPDH单克隆抗体Proteintech10494-1-AP
山羊抗兔IRDye 800CW二抗Li-cor926-32211
山羊抗小鼠IRDye 680RD二抗Li-cor926-68070
AF647-EGFR抗体BD Biosciences563577
PE-CD276 (B7H3)抗体Biolegend331605
APC-CD8a抗体eBioscience17-0086-42
PE/CY7-PD-1抗体BD Biosciences561272
Brilliant Violet 421-Tim-3抗体BD Biosciences565536
PE-Lag3抗体eBioscience12-2239-41
PerCP-eFluor 710-Tigit抗体eBioscience46-9500-42
PE/CY7-BTLA抗体Biolegend344516
PerCP-eFluor 710-CTLA4抗体eBioscience46-1529-42
Pacific Blue-CD244抗体Biolegend329524
PE-CD160抗体eBioscience12-1609-42
Pacific Blue-CD8抗体Biolegend301033
FITC-CCR7抗体eBioscience11-1979-42
PerCP/CY5.5-CD45RO抗体Biolegend304221
流式细胞分选仪BD Biosciences--
FlowJo软件Tree Star--
CytoTox96非放射性细胞毒性检测试剂盒Promega--
基质胶Corning--
Advanced DMEM/F12培养基GIBCO--
HEPES缓冲液GIBCO--
无维生素A的B27添加剂GIBCO--
N2添加剂GIBCO--
烟酰胺Sigma-Aldrich--
N-乙酰半胱氨酸Sigma-Aldrich--
重组人[Leu15]-胃泌素ISigma-Aldrich--
A8301 (TGF-β受体抑制剂)Sigma-Aldrich--
人重组EGFThermoFisher Scientific--
人重组HGFThermoFisher Scientific--
人重组FGF-10ThermoFisher Scientific--
Y-27632 (ROCK抑制剂)Sigma-Aldrich--
Wnt3a条件培养基----
TrypLE Express消化液GIBCO--
CellTrace Farred细胞标记染料Invitrogen--
Caspase 3/7探针Invitrogen--
BioTek-lionheart FX成像系统BioTek--
IV型胶原酶Sigma-Aldrich--
Percoll密度梯度GE Healthcare--
重组人EGFR蛋白NovoProteinCI61
重组HIV gp120-8His蛋白NovoProteinCP93
PE标记抗His抗体Biolegend362603
BD Cytofix/Cytoperm固定/透化试剂盒BD Biosciences--
Pacific Blue-IFN-γ抗体eBioscience48-7319-42
抗人B7H3单克隆抗体Proteintech66481-1-Ig
抗人EGFR单克隆抗体Affinity BiosciencesAF6043
抗小鼠IgG HRP标记二抗ServicebioGB23301
Pannoramic MIDI扫描仪3DHISTECH--
DM6000B显微镜Leica--
AxioScan.Z1扫描仪Carl Zeiss Microscopy GmbH--
ZEN 2.3软件Carl Zeiss Microscopy GmbH--
CaseViewer 2.4软件3DHISTECH--
GraphPad Prism 7.0软件GraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源:HEK293T、TFK-1、HuCCT1、Jurkat均来自ATCC;培养基和添加剂:DMEM、RPMI-1640、10% FBS、1%青霉素-链霉素;培养条件:37°C、5% CO2。
阅读提示:参见Materials and Methods 2.1节
CD8+ T细胞分离和培养
健康志愿者PBMC来源和伦理审批;CD8+ T细胞纯化使用BD IMag试剂盒(Cat#557941);激活条件:2 μg/mL anti-CD3、1 μg/mL anti-CD28;培养基:KBM581补充1%青霉素-链霉素、2 mmol/L GlutaMAX、0.1 mmol/L非必需氨基酸;细胞因子:10 ng/mL IL-2每3天。
阅读提示:参见Materials and Methods 2.2节
CAR慢病毒载体构建和转导
scFv序列来源:EGFR-CAR来自西妥昔单抗,B7H3-CAR来自mAb 376.96;CAR结构:CD28、CD137、CD3ζ;shRNA簇:PTG靶向PD-1、Tim-3、Tigit,T16R靶向TGFβRII、IL-10RA、IL-6R;包装系统:pMD.2G、psPAX2;转导条件:polybrene 8 μg/mL、离心350×g 90分钟。
阅读提示:参见Materials and Methods 2.3和2.4节
体外细胞毒性实验
效应细胞:不同修饰的CAR-T细胞;靶细胞:TFK-1和HuCCT1;效靶比:从10:1至0.625:1;共培养时间:24小时;检测方法:LDH释放实验(CytoTox96试剂盒);阴性对照:GP120-CAR-T。
阅读提示:参见Materials and Methods 2.7节和Results 3.1及3.3节
类器官培养和杀伤实验
患者肿瘤组织来源和消化方法;类器官培养基成分(见原文2.8节);共培养比例:10:1;CAR-T细胞标记:CellTrace Farred;凋亡检测:caspase 3/7探针;共培养时间:24小时。
阅读提示:参见Materials and Methods 2.8节
人源化小鼠模型
小鼠品系:6周龄雌性NSG小鼠;肿瘤细胞接种:5×10^6 TFK-1皮下注射;PBMC注射:1×10^7静脉注射;CAR-T输注:1×10^6细胞静脉注射,在肿瘤接种后7天;IL-2给药:1 μg/只腹腔注射每3天;肿瘤测量频率:每3天;终点事件:死亡、衰弱或肿瘤体积>1500 mm3;观察至28天。
阅读提示:参见Materials and Methods 2.9节和Results 3.5节