Science子刊：大脑感应synNotch-CAR-T细胞在小鼠中能够精确靶向和清除弥漫性中线胶质瘤

加州大学旧金山分校的科学家工程化改造了CAR-T细胞，使其在到达大脑之前保持休眠，到达大脑后才开启并摧毁肿瘤细胞。在小鼠中，这些CAR-T细胞能够清除弥漫性中线胶质瘤（DMG）——一种致命儿童脑癌，会融入健康组织。这些细胞还具有持久力。当科学家在几周后再次引入一轮癌细胞时，这些细胞仍能战斗。



DMG异常难以治疗，因为它浸润脑干，而脑干控制呼吸、心跳和吞咽等基本功能。儿童几乎总是在确诊后一年内死亡。然而，这种新疗法有潜力在标准CAR-T细胞疗法失败的地方取得成功。科学家不确定原因，但他们怀疑，将CAR-T细胞集中到大脑，在某种程度上使它们更强效。

得益于实验室中的强劲结果，团队现在正准备将这种名为B-SYNC CAR-T的疗法用于加州大学旧金山分校健康中心的临床试验，最早可能于2027年4月开始。

“制造既能克服DMG又不会造成不可接受副作用的CAR-T细胞一直很艰难，”Hideho Okada博士说，他是加州大学旧金山分校神经外科教授，也是该论文的共同通讯作者。论文于10月28日发表在Science Translational Medicine上。

“通过将B-SYNC的CAR表达限制在重要且恰当的时间和地点——大脑，我们在实验室中看到了DMG肿瘤一致且完全的关闭。”

更好的抗DMG CAR-T

B-SYNC是Okada及其同事Wendell Lim博士开发的CAR-T细胞方法的最新迭代。Lim是加州大学旧金山分校细胞与分子药理学教授。

CAR-T细胞疗法由免疫T细胞制成，这些T细胞被工程化改造，使其拥有受体，即CAR，能够感知肿瘤细胞上的蛋白质，并促使T细胞发起攻击。然而，到目前为止，它们未能攻克脑癌。



2021年，Okada和Lim公布了E-SYNC有前景的实验室结果。E-SYNC是他们为另一种称为胶质母细胞瘤的脑癌开发的CAR-T细胞疗法。E-SYNC使用一种称为synNotch的细胞传感器来检测EGFRvIII，这是一种在某些胶质母细胞瘤上发现的突变蛋白。synNotch促进产生一种靶向EphA2和IL13Rα2的CAR，这两种蛋白分布于许多肿瘤细胞上。这种两步方法优于一步CAR-T。

但只有约20%的患者肿瘤带有EGFRvIII。而且即使在这些患者中，随着E-SYNC清除携带EGFRvIII的细胞，肿瘤也可能丢失EGFRvIII。因此，研究人员接下来寻找一种更稳定、能在更多患者中起作用的信号。

团队最终选定brevican，一种遍布大脑的蛋白质。他们工程化改造synNotch，使其仅在响应brevican时激活CAR。随后，这些“B-SYNC”CAR-T细胞在大脑中游走，寻找携带EphA2或IL13Rα2的细胞，即使这些细胞没有EGFRvIII。

这种方法最初为胶质母细胞瘤设计，似乎也很适合DMG，因为这两种脑癌的许多肿瘤细胞上共享EphA2和IL13Rα2。Okada实验室的博士后研究员Senthilnath Lakshmanachetty, Ph.D.对这一想法进行了检验。

B-SYNC清除DMG并持续存在

Lakshmanachetty将B-SYNC CAR-T细胞通过静脉注射（IV）给予植入人类DMG细胞的小鼠。部分B-SYNC细胞进入大脑，在那里产生CAR并攻击癌症。

实验表明，治疗活性仅限于大脑。在大脑外发现的B-SYNC细胞，包括血液和脾脏中的细胞，不表达CAR，“正如我们设计的那样，”Lakshmanachetty说。

团队随后尝试通过脑室内（ICV）注射将B-SYNC直接注入大脑。在两个人类DMG模型中，该治疗清除了每只受试小鼠的肿瘤，而常规CAR-T细胞再次未能控制癌症。

研究人员最后测试了B-SYNC是否能提供持久的癌症保护。将近7周后，团队给已经接受治疗的小鼠第二轮DMG细胞。每只接受过B-SYNC的小鼠都排斥了新肿瘤。

科学家表示，控制B-SYNC T细胞在何处被激活，可能防止它们在到达癌症之前变得“耗竭”。这可能解释为什么其他CAR-T细胞疗法失败了。

“我们并没有预期B-SYNC CAR-T细胞一定会持续存在，”Lakshmanachetty说。“但它们在70多天后仍在巡逻寻找癌症——而且仍然非常有功能。”

准备投入临床

与加州大学旧金山分校肿瘤学家合作，Okada、Lim和Lakshmanachetty正在准备临床试验，将每位患者的T细胞转化为B-SYNC CAR-T细胞疗法。对于如此近期的实验室进展而言，这是快速的转化。

第一项试验将由加州大学旧金山分校的Marie Jaeger-Krause博士和Sabine Mueller博士领导，测试ICV和IV两种递送方式的不同组合。对于ICV，将植入分流管，将脑室与头皮上的储液囊连接，从而能够进行多轮治疗。

“弥漫性中线胶质瘤对患者及其家庭而言是一个令人心碎的诊断，”Mueller说，她是加州大学旧金山分校儿童脑肿瘤中心主任、加州大学旧金山分校神经病学、神经外科和儿科教授，也是儿童神经肿瘤联盟（PNOC）的联合创始人。“这些临床前数据非常有前景。患有DMG的小鼠正在被治愈，我们非常兴奋地将这种疗法带给我们照护的儿童和年轻成人。这正是他们应得的那种创新方法。”