基于细胞的“细胞因子释放综合征”模型支持嵌合抗原受体T细胞中CD40L和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子敲除作为缓解策略

Cell-Based Models of 'Cytokine Release Syndrome' Endorse CD40L and Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor Knockout in Chimeric Antigen Receptor T Cells as Mitigation Strategy.

作者信息Ala Dibas, Manuel Rhiel, Vidisha Bhavesh Patel, Geoffroy Andrieux, Melanie Boerries, Tatjana I Cornu, Jamal Alzubi, Toni Cathomen
PMID37947658
期刊Cells
发布时间2023-11-06
DOI10.3390/cells12212581

实验完整度

包含体外共培养模型、CRISPR-Cas9基因敲除、功能验证(细胞毒性和细胞因子释放)及CAST-Seq基因组完整性评估,多层次验证。

主要模型

Raji细胞(CD19+白血病B细胞系) 原代单核细胞(健康供者) CD19-靶向CAR T细胞(健康供者来源原代T细胞)

重点核对

CAR T细胞和单核细胞来自同一供者 效应细胞(CAR T细胞)与靶细胞(Raji)比例1:1 共培养时间72小时(IL-6检测) CD40L和GM-CSF敲除效率(>70%降低)

摘要

虽然嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法在血液系统恶性肿瘤患者中显示出有希望的结果,但它也与不良副作用相关,如细胞因子释放综合征(CRS)。CRS是由CAR T细胞介导的单核细胞活化触发的,这些细胞通过CD40L–CD40R轴或通过摄取GM-CSF被刺激分泌促炎细胞因子。小鼠模型已被用于模拟CRS,但使用它们需要大量劳动,并且不适合筛选方法。为了克服这一挑战,我们建立了两种简单的基于细胞的CRS体外模型,涉及将白血病B细胞与CD19靶向的CAR T细胞和来自同一供体的原代单核细胞共培养。在遇到抗原时,CAR T细胞上调CD40L并释放GM-CSF,进而刺激单核细胞分泌IL-6。为了支持这些模型,我们证明了使用CRISPR-Cas技术中和抗体或基因破坏CAR T细胞中的CD40L和/或CSF2位点可显著减少旁观者单核细胞分泌的IL-6,而不影响工程淋巴细胞在体外的溶细胞活性。总的来说,我们的基于细胞的模型能够在体外重现CRS,使我们能够验证基于抗体或基因组编辑的缓解策略。

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
能否建立简单的基于细胞的体外模型来模拟CAR T细胞相关CRS,并验证通过基因编辑破坏CD40L或GM-CSF是否降低单核细胞活化而不影响抗肿瘤活性?
核心机制
CRS由激活的CAR T细胞通过CD40L-CD40R轴和分泌GM-CSF激活单核细胞,导致IL-6释放;中和或敲除这些因子可减少IL-6分泌。
主要证据
体外共培养实验中,CD40L或GM-CSF中和或敲除降低了IL-6分泌(30-90%),且不损害CAR T细胞的细胞毒性(约60-80%肿瘤细胞消除)。
研究意义
该细胞模型可用于体外验证其他药物靶点和基因组编辑策略,符合3R原则,并可能减少动物模型使用。

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

建立CRS体外模型

建立模拟CAR T细胞、肿瘤细胞和单核细胞相互作用的体外系统,以评估CRS相关细胞因子释放。

将CD19靶向CAR T细胞、Raji(或K562)细胞和单核细胞按1:1:1比例共培养,或使用transwell插入物分离单核细胞,检测IL-6等细胞因子水平。

2

验证抗体中和作用

评估CD40L和GM-CSF阻断抗体对IL-6释放的影响。

在共培养中添加中和抗体,通过Cytometric Bead Array检测IL-6浓度。

3

评估基因敲除效率

使用CRISPR-Cas9双切口策略破坏CD40L和CSF2基因,并验证敲除效率。

通过核转染递送Cas9 RNPs,8天后用流式细胞术和DECODR分析敲除效率。

4

验证基因敲除对CRS的功能影响

评估CD40L和/或GM-CSF敲除CAR T细胞对旁观单核细胞IL-6释放的影响。

将基因编辑的CAR T细胞与Raji和单核细胞共培养,检测IL-6水平。

5

评估基因编辑CAR T细胞的抗肿瘤活性

确认基因敲除不影响CAR T细胞的细胞毒性。

将编辑的CAR T细胞与CFSE标记的Raji细胞共培养,通过流式细胞术检测CFSE+细胞的耗竭。

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
RPMI-1640培养基GIBCO, Life Technologies11875093
DMEM高糖GlutaMAX培养基GIBCO, Life Technologies61965-026
胎牛血清PAN-BiotechP40-47500
青霉素-链霉素Sigma-AldrichP0781
HEPESSigma-AldrichH3375
白细胞介素-2ImmunoTool11340027
白细胞介素-7Miltenyi Biotec130-095-361
白细胞介素-15Miltenyi Biotec130-095-762
Ficoll-Paque----
ImmunoCult人CD3/CD28/CD2试剂STEMCELL10970
硫酸鱼精蛋白----
4D-Nucleofector电转仪LonzaV4XP-3032
SpCas9蛋白IDT1081059
引导RNABiolegio--
CD271微珠试剂盒Miltenyi Biotec130-099-023
佛波醇-12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
离子霉素Sigma-Aldrich407952
CD19CAR检测试剂Miltenyi Biotec130-115-965
抗生物素-PE抗体Miltenyi Biotec130-110-951
抗生物素-FITC抗体Miltenyi Biotec130-090-857
抗人CD3-APC抗体Miltenyi Biotec130-113-125
抗人CD14-FITC抗体Beckman-CoulterB36297
抗人CD19-FITC抗体BioLegend302206
抗人CD25-PE抗体Miltenyi Biotec130-113-282
抗人CD25-APC抗体Miltenyi Biotec130-113-280
抗人CD69-PE抗体BD555531
抗人CD40-PE抗体Sino Biological10774-MM17-P
抗CD154(CD40L)-FITC抗体Invitrogen11-1548-42
抗CD271(LNGFR)-APC抗体Miltenyi Biotec130-116-497
抗人GM-CSF-PE抗体BD554507
抗人Fcγ阻断剂BD564220
抗人小鼠IgG2a-FITC抗体BD555573
抗人小鼠IgG1,k-PE抗体BD556650
碘化丙啶Sigma-AldrichP4170
Dulbecco磷酸盐缓冲盐水Thermo Fisher Scientific14190250
Accuri C6流式细胞仪BD4650
FlowJo V10软件BD--
EasySep人CD14阳性选择试剂盒IISTEMCELL17858
Transwell插入物(0.4 μm孔径)Corning3470
24孔板Sarstedt--
抗人CD40L中和抗体InvivoGenmabg-h40l-3
抗人GM-CSF中和抗体BD554502
流式微球阵列(CBA)BD560111,
BD FACSCanto II流式细胞仪BD--
GraphPad 8.4.3软件GraphPad--

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
CRS体外模型
CAR T细胞与单核细胞来自同一供者;效应细胞与靶细胞比例1:1;共培养时间72小时;靶细胞为Raji细胞(CD19+)或K562(CD19-)作为对照。
阅读提示:Methods 2.6节
基因编辑
电穿孔程序;RNP剂量(单敲除:18.3 pmol Cas9 + 55 pmol gRNA;双敲除:每种9.15 pmol Cas9 + 28 pmol gRNA);敲除效率评估时间(8天后)。
阅读提示:Methods 2.2节
细胞毒性实验
E:T比例1:1和2.5:1;共培养时间48小时;靶细胞CFSE标记。
阅读提示:Methods 2.5节
细胞因子检测
CBA试剂盒种类;上清收集时间(72小时)
阅读提示:Methods 2.7节