多发性骨髓瘤中BCMA或GPRC5D靶向免疫治疗抗原逃逸的机制

Mechanisms of antigen escape from BCMA- or GPRC5D-targeted immunotherapies in multiple myeloma

作者信息Holly Lee, Sungwoo Ahn, Ranjan Maity, Noemie Leblay, Bachisio Ziccheddu, Marietta Truger, Monika Chojnacka, Anthony Cirrincione, Michael Durante, Remi Tilmont, Elie Barakat, Mansour Poorebrahim, Sarthak Sinha, John McIntyre, Angela M Y Chan, Holly Wilson, Shari Kyman, Amrita Krishnan, Ola Landgren, Wencke Walter, Manja Meggendorfer, Claudia Haferlach, Torsten Haferlach, Hermann Einsele, Martin K Kortüm, Stefan Knop, Jean Baptiste Alberge, Andreas Rosenwald, Jonathan J Keats, Leo Rasche, Francesco Maura, Paola Neri, Nizar J Bahlis
PMID37653344
期刊Nat Med
发布时间2023-09
DOI10.1038/s41591-023-02491-5

实验完整度

包含患者样本WGS、scCNV-seq及scRNA-seq、体外K562细胞系功能验证(TCE结合与杀伤)、蛋白稳定性及NF-κB通路实验等多个独立证据层级,并涉及功能验证和机制验证。

主要模型

K562细胞系(表达野生型或突变BCMA) 多发性骨髓瘤患者CD138+浆细胞 健康供者PBMCs

重点核对

TNFRSF17突变的类型和位置(p.Arg27Pro、p.Pro34del、p.Ser30del等) TCE浓度(0.01-100 nM)及效应细胞与靶细胞比例(10:1或1:1) 单细胞测序和WGS的样本类型及分析流程 流式检测中使用的抗体克隆(如19F2)和荧光标记

摘要

B细胞成熟抗原(BCMA)靶点丢失被认为是介导多发性骨髓瘤(MM)对抗BCMA嵌合抗原受体T细胞(CAR T)或双特异性T细胞衔接器(TCE)疗法耐药的罕见事件。新出现的数据报告,在抗GPRC5D CAR T治疗后,G蛋白偶联受体家族C组5成员D(GPRC5D)蛋白的下调常发生在复发时。为研究促进MM抗原逃逸的肿瘤内在因素,我们对30例接受抗BCMA和/或抗GPRC5D CAR T/TCE治疗的患者进行了整合的bulk和单细胞全基因组测序及拷贝数变异分析。在2例患者中,TCE/CAR T治疗后的MM复发由携带TNFRSF17基因座局灶性双等位基因缺失的BCMA阴性克隆驱动,或由预先存在的具有双等位基因TNFRSF17缺失的亚克隆选择性扩增驱动。在另外5例复发患者中,新检测到的BCMA胞外域非截短错义突变或框内缺失,尽管表面BCMA蛋白表达可检测,却抵消了抗BCMA TCE疗法的疗效。在本研究中,我们还报告了4例抗GPRC5D TCE治疗后发生GPRC5D双等位基因突变的MM复发,其中2例表现出趋同进化,多个亚克隆通过体细胞事件丢失GPRC5D。BCMA或GPRC5D阴性或突变克隆的免疫选择是靶向治疗后复发的重要肿瘤内在驱动因素。BCMA上的突变事件赋予不同抗BCMA疗法不同的敏感性,强调了在优化设计和选择MM靶向免疫疗法时考虑肿瘤抗原景观的重要性。

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
多发性骨髓瘤患者接受抗BCMA或抗GPRC5D CAR T/TCE治疗后,导致抗原逃逸和复发的肿瘤内在因素是什么?
核心机制
免疫选择导致BCMA或GPRC5D阴性或突变克隆的扩增,包括TNFRSF17双等位基因缺失、BCMA胞外域突变(如p.Arg27Pro、p.Pro34del、p.Ser30del)以及GPRC5D双等位基因缺失或突变。
主要证据
对30例患者样本进行bulk和单细胞WGS及CNV分析,结合K562细胞系功能实验证实BCMA突变差异影响TCE结合和杀伤。
研究意义
揭示了BCMA突变对靶向疗法敏感性的差异,强调需考虑肿瘤抗原景观来优化免疫疗法的设计和选择。

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

患者队列构建和样本采集

收集接受抗BCMA或抗GPRC5D治疗的多发性骨髓瘤患者样本,用于分析治疗前后基因改变。

对40例RRMM患者进行队列研究,在基线及进展时收集骨髓和/或髓外浆细胞瘤活检样本,并进行WGS、scCNV-seq等分析。

2

全基因组和单细胞测序分析

检测TNFRSF17和GPRC5D基因座的拷贝数变异、突变和结构变异。

使用bulk WGS、scCNV-seq和scRNA-seq分析患者的CD138+细胞,进行体细胞变异和克隆结构分析。

3

BCMA和GPRC5D表达验证

验证治疗前后BCMA和GPRC5D蛋白表达的变化。

通过流式细胞术和免疫组织化学检测患者CD138+细胞上的BCMA和GPRC5D表达。

4

体外功能验证

评估BCMA突变对TCE结合和细胞毒性的影响。

构建表达野生型或突变BCMA的K562细胞系,与TCE或CAR T共培养,检测结合和杀伤效率。

5

机制研究

探索BCMA突变对APRIL结合、NF-κB信号传导和可溶性BCMA产生的影响。

通过流式检测APRIL结合、ELISA和Western blot检测NF-κB激活、ELISA检测sBCMA水平。

6

公共数据集分析

评估TNFRSF17和GPRC5D基因座预存突变的频率。

分析CoMMpass数据集和MLL Munich Leukemia Laboratory WGS数据集中的相关突变。

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
CD138磁珠Miltenyi Biotec130-051-301
pLX307慢病毒质粒Addgene17734
胎牛血清----
RPMI培养基Gibco11875-093
KAPA HiFi HotStart ReadyMix PCR试剂盒Kapa BiosystemsKM2605
QIAquick凝胶提取试剂盒QIAGEN28704
NheI限制酶New England BiolabsR3131M
EcoRV限制酶New England BiolabsR0195S
T4 DNA连接酶New England BiolabsM0202L
NEB稳定感受态大肠杆菌细胞New England BiolabsC3040H
QIAprep旋转小提试剂盒QIAGEN27106
EndoFree质粒大提试剂盒QIAGEN12362
psPAX2包装质粒Addgene12260
pMD2.G包膜质粒Addgene12259
磷酸钙转染试剂盒Thermo Fisher ScientificK278001
DMEM培养基Gibco11965-092
ImmunoCult人CD3/28 T细胞激活剂Stemcell10971
ImmunoCult-XF T细胞扩增培养基Stemcell10981
白细胞介素-2----
抗BCMA BiTEBPS Bioscience100689
特立妥单抗Janssen Pharmaceuticals--
埃纳妥单抗Pfizer--
阿努妥单抗Bristol Myers Squibb--
CellTrace紫Thermo Fisher ScientificC34557
钙黄绿素AMThermo Fisher ScientificC1430
碘化丙啶BioVision1056
抗IgG4 Fc抗体----
抗IgG2 Fc抗体----
抗IgG Fc抗体----
人BCMA/TNFRSF17 DuoSet ELISA试剂盒R&D SystemsDY193
DC蛋白定量试剂盒BioRad--
V5探针sv5-pk小鼠抗体Santa Cruzsc-58052
抗小鼠IgG HRP连接抗体Cell Signaling7076S
GAPDH(14C10)兔抗体Cell Signaling2118L
抗兔IgG HRP连接抗体Cell Signaling7074S
TransAM NF-κB p65试剂盒Active Motif40096
核提取试剂盒Active Motif40010
ProStain蛋白定量试剂盒Active Motif15001
尼罗加司他MedChemExpressHY-15185
KAPA文库定量qPCR试剂盒Kapa Biosystems--
Illumina NextSeq 500测序仪Illumina--
TruSeq DNA Nano文库制备试剂盒Illumina20015965
Covaris LE220超声仪Covaris--
Qubit荧光计Life Technologies--
Spectramax M2酶标仪Molecular Devices--
片段分析仪Advanced Analytical--
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
QuantStudio 3D数字PCR系统Thermo Fisher Scientific--
QuantStudio 3D芯片v.2Thermo Fisher Scientific--
ProFlex平板PCR热循环仪Thermo Fisher Scientific--
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
Kaluza分析软件Beckman Coulter--
GemCode系统10x Genomics--

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
患者样本处理
CD138+细胞分离方法,存储条件
阅读提示:Methods: Patient CD138+ sample collection
WGS分析
测序覆盖度、比对参考基因组、变异调用工具及参数
阅读提示:Methods: WGS and analysis
scCNV-seq
单细胞文库制备流程、测序平台、数据分析软件版本
阅读提示:Methods: ScRNA-seq and scCNV-seq and analysis
体外细胞实验
K562细胞系构建(转导方法)、TCE浓度、效应细胞比例、共培养时间
阅读提示:Methods: TCE and CAR T cytotoxicity assay
蛋白检测
抗体克隆号、稀释比例、检测条件
阅读提示:Methods: Patient CD138+ MM cell BCMA and GPRC5D expression detection by flow cytometry; Western blotting
统计设计
统计方法、重复次数、P值计算方式
阅读提示:Methods: Statistical analysis