CD7未编辑的CD7 CAR T细胞用于T细胞恶性肿瘤的可行性和临床前疗效

Feasibility and preclinical efficacy of CD7-unedited CD7 CAR T cells for T cell malignancies

作者信息Norihiro Watanabe, Feiyan Mo, Rong Zheng, Royce Ma, Vanesa C Bray, Dayenne G van Leeuwen, Juntima Sritabal-Ramirez, Hongxiang Hu, Sha Wang, Birju Mehta, Madhuwanti Srinivasan, Lauren D Scherer, Huimin Zhang, Sachin G Thakkar, LaQuisa C Hill, Helen E Heslop, Chonghui Cheng, Malcolm K Brenner, Maksim Mamonkin
PMID36086817
期刊Mol Ther
发布时间2023-01-04
DOI10.1016/j.ymthe.2022.09.003

实验完整度

高

包括体外细胞系共培养、NSG小鼠异种移植模型、患者样本cGMP生产验证及RNA-seq转录组分析等多层级验证,且包含功能验证和机制研究。

主要模型

Jurkat T-ALL细胞系 CCRF-CEM T-ALL细胞系 NSG小鼠异种移植模型 患者来源的PBMCs

重点核对

依鲁替尼和达沙替尼的浓度(200 nM,临床生产为500 nM) CD7 CAR T细胞的制造流程(包括转导和扩增时间) 效应细胞与靶细胞的比例(1:4和1:10) PI CAR T细胞撤除抑制剂后的细胞毒性恢复时间(4小时) 体内实验中T细胞输注剂量(2×10^6或3×10^6 CAR+细胞)

摘要

嵌合抗原受体(CAR)介导的T系抗原靶向治疗血液恶性肿瘤常因CAR T细胞的自我靶向或恒定CAR信号传导驱动的过度分化而复杂化。靶向CD7(一种在T细胞恶性肿瘤和一些髓系白血病中高表达的泛T细胞抗原)的CAR表达会产生强烈的自相残杀,通常需要额外的缓解策略,如CD7基因编辑。在本研究中,我们展示了使用依鲁替尼和达沙替尼(关键的CAR/CD3ζ信号激酶的药理学抑制剂)可以完全防止CD7 CAR T细胞的自相残杀。补充依鲁替尼和达沙替尼挽救了未编辑CD7 CAR T细胞的体外扩增,并在抑制剂撤除后恢复了完整的CAR介导的细胞毒性(体外和体内)。未编辑的CD7 CAR T细胞在两个人T细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)小鼠异种移植模型中长期持续存在并介导持续的抗白血病活性,通过自我选择CD7−、耐自相残杀的CD7 CAR T细胞,这些细胞在转录组水平上与CD7编辑的CD7 CAR T细胞相似。最后,我们展示了cGMP生产用于CD7+恶性肿瘤患者的未编辑自体CD7 CAR T细胞的可行性,并启动了一项使用该方法的I期临床试验(ClinicalTrials.gov:NCT03690011)。这些结果表明,CAR信号的药理学抑制能够在不进行额外工程改造的情况下生成功能性CD7 CAR T细胞。

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
能否通过可逆性药理学抑制CAR信号来防止CD7 CAR T细胞的自相残杀,从而无需基因编辑即可生成功能性CD7 CAR T细胞?
核心机制
依鲁替尼和达沙替尼可逆性抑制CAR/CD3ζ信号激酶(Lck/Fyn和Itk),从而在制造过程中阻断CAR信号,防止自相残杀和终末分化;撤除抑制剂后,CAR T细胞恢复细胞毒性,并自我选择出CD7−的耐自相残杀群体,从而在体内持续抗肿瘤。
主要证据
体外共培养实验显示PI CAR T细胞撤除抑制剂后恢复细胞毒性;体内Jurkat和CCRF-CEM异种移植模型中,PI CAR T细胞长期持续存在并抑制肿瘤生长,延长生存期;比较转录组分析显示存留的CD7− PI CAR T细胞与CD7编辑的CAR T细胞转录组高度相似。
研究意义
该研究提供了一种简化CAR T细胞制造的方法,无需额外基因编辑,降低成本与复杂性,并支持将CD7− T细胞作为工程细胞治疗的平台。

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

CD7 CAR T细胞的生成与药物处理

评估依鲁替尼和达沙替尼是否能有效防止CD7 CAR T细胞的自相残杀并支持扩增

从健康供者PBMCs制备CD7 CAR T细胞,在转导前后加入依鲁替尼和达沙替尼,扩增并检测CAR表达、CD7表达、细胞活力和扩增倍数。

2

体外细胞毒性恢复实验

验证撤除依鲁替尼和达沙替尼后PI CAR T细胞是否恢复抗肿瘤细胞毒性

将撤除抑制剂的PI CAR T细胞与Jurkat或CCRF-CEM靶细胞共培养,检测细胞毒性、细胞因子产生和T细胞扩增。

3

体内抗肿瘤活性评估

评估PI CAR T细胞在异种移植模型中的抗白血病活性和持续性

向NSG小鼠或NSG-MHC I/II DKO小鼠注射表达荧光素酶的Jurkat或CCRF-CEM细胞,随后输注PI CAR T细胞或对照CAR T细胞,监测肿瘤负荷和T细胞持续。

4

存留CAR T细胞的表征与转录组分析

确定存留的CD7− PI CAR T细胞的表型、CD7表达缺失机制及其与CD7编辑CAR T细胞的转录组相似性

从外周血和脾脏中分离存留的T细胞,通过流式检测CD7表达,Western blot和qPCR检测蛋白和mRNA,并进行RNA-seq比较转录组。

5

cGMP生产可行性验证

验证能否在cGMP条件下为患者生产功能性未编辑CD7 CAR T细胞

从T-ALL患者PBMCs制备CD7 CAR T细胞,在cGMP设施中扩增,评估细胞扩增、活力、CAR表达、载体拷贝数、细胞毒性及残存肿瘤细胞。

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
依鲁替尼SelleckchemS2680
达沙替尼SelleckchemS1021
RPMI-1640培养基Gibco BRL Life Technologies--
胎牛血清Gibco BRL Life Technologies--
l-谷氨酰胺补充剂Gibco BRL Life Technologies--
白细胞介素-7----
白细胞介素-15----
OKT3抗体Ortho Biotech--
抗CD28抗体BD Biosciences--
Retronectin重组人纤连蛋白片段TAKARA BIO--
Gallios流式细胞仪Beckman Coulter Life Sciences--
FACSCanto流式细胞仪BD Biosciences--
Kaluza流式分析软件Beckman Coulter Life Sciences--
FlowJo软件BD Biosciences--
CountBright绝对计数微球Thermo Fisher Scientific--
7-AADBD Biosciences--
可固定活力染料700BD Biosciences--
BD Cytofix/Cytoperm固定破膜液BD Biosciences--
红细胞裂解液BioLegend--
Mini-PROTEAN Tetra电泳槽Bio-Rad--
抗CD7抗体Abcamab109296
抗GAPDH抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32233
山羊抗小鼠IRDye 680RD二抗LI-COR Biosciences925-68070
山羊抗兔IRDye 800CW二抗LI-COR Biosciences925-32211
LI-COR Odyssey CLx成像系统LI-COR Biosciences--
RNeasy RNA提取试剂盒QIAGEN--
Superscript III逆转录酶Thermo Fisher Scientific--
iTaq Universal SYBR Green预混液Bio-Rad--
CFX85实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
D-荧光素PerkinElmer--
IVIS Lumina II成像系统Caliper Life Sciences--
GraphPad Prism 7软件GraphPad Software--
莫能霉素BD Biosciences--
抗Fc抗体----

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
CAR T细胞生成
依鲁替尼浓度200 nM,达沙替尼浓度200 nM(临床生产为500 nM);转导时间第5天;IL-7和IL-15浓度10 ng/mL
阅读提示:Materials and methods: Generation of CAR-modified T cells
体外功能验证
效应细胞与靶细胞比例1:4和1:10;共培养时间72小时;撤除抑制剂后恢复时间(4小时)
阅读提示:Figure 1 legends
体内动物实验
NSG或NSG-MHC I/II DKO小鼠;肿瘤细胞注射剂量(Jurkat 1×10^6,CCRF-CEM 0.5×10^6);T细胞输注剂量(2×10^6或3×10^6 CAR+);输注时间(肿瘤接种后3天)
阅读提示:Materials and methods: In vivo models 及 Figure 2 legends
cGMP生产
依鲁替尼200 nM,达沙替尼500 nM;IL-7和IL-15浓度5 ng/mL;扩增时间4天
阅读提示:Materials and methods: cGMP manufacturing
转录组分析
RNA-seq平台(Illumina NovaSeq 6000),比对参数(STAR),DEG标准(|log2FC|≥1, FDR≤0.05)
阅读提示:Materials and methods: RNA-seq and data analysis