單細胞功能蛋白質組技術助力提高CAR-NK轉染效率和細胞療效

瀏覽次數：1252　發布日期：2022-2-28　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

截至目前，超過5種CAR-T細胞治療產品獲得美國FDA認證，批準上市。國內CAR-T產品也已獲批上市。但CAR-T產品也存在著生產周期長、有細胞因子風暴及神經毒性副作用等挑戰。

CAR-NK細胞被認為可能應對這些挑戰，其發展引起了研究人員的極大興趣——主要是因為相比傳統的CAR-T細胞，CAR-NK細胞具有獨特的優勢。與CAR-T細胞不同，CAR-NK細胞可以應用于異體細胞治療環境，這意味著它有潛力成為一種“現成的”治療方法，并降低移植物抗宿主病(GVHD)的風險，解決了周期長，必須應對個體化需求的問題。CAR-NK細胞不像CAR-T細胞那樣在體內長時間存活，從而降低了靶向正常細胞和非腫瘤細胞的風險。此外，由于NK細胞分泌的細胞因子相與T細胞不同，NK細胞造成細胞因子釋放綜合征(CRS)和神經毒性的風險較低。

更重要的是，CAR在NK細胞中的表達可以增加其固有的細胞殺傷能力，改善未修飾前NK細胞的治療結果。已知未修飾的NK細胞臨床前研究已經產生了很好的結果及安全性，但仍未轉化為成功的臨床實驗，雖有多達50%的患者中產生了陽性反應，但其他實驗報告的臨床療效還是有限。提示我們CAR修飾的NK細胞治療可能是更好的治療方案。

慢病毒NK細胞轉染方案

限制CAR-NK細胞治療發展的挑戰之一是基因轉染方式。逆轉錄病毒載體已被廣泛研究，轉染后在NK細胞中的效率約為27%-52%。以及轉染后CAR-NK細胞活力低和突變的風險而受到限制。一種更安全的選擇是用慢病毒(LV)轉染，因為它提供了降低基因毒性和插入突變的風險。然而，其轉染效率往往比逆轉錄病毒的轉錄效率要低得多。

CAR-NK細胞有幾種類型的慢病毒(LV)正在開發中，最近人們對優化vesicular stomatitis virus-G (VSV-G)-pseudo typed LV(VSV-G LVs)的轉染很感興趣。

St. Jude兒童研究醫院的研究人員于2021年6月在Cytotherapy雜志發表文章，研究表明，VSV-GLVs轉染的NK細胞轉染效率低和細胞活力低是由于toll樣受體4(TLR4)通路的激活。

VSV-G激活TLR4信號通路

免疫系統使用模式識別受體，如toll樣受體，來識別細菌和病毒的病原體相關分子模式(PAMPs)。TLR4以其能夠識別革蘭氏陰性菌外膜上的脂多糖(LPS)而聞名，也能識別病毒。

NK細胞在細胞表面和細胞內均表達TLR4，使得NK細胞對VSV-GLV激活TLR4通路特別敏感。VSV-G激活胞內TLR4信號通路，從而誘導信號級聯，最終導致I型干擾素的產生。基于以往的研究，我們認為VSV-GLV的轉染效率較差，可能是由于TLR4通路的激活所致。因此，Chockley等人研究了使用藥物MRT67307抑制TLR4通路的下游信號分子TBK1和IKKε。

單細胞功能蛋白質組技術評價基因編輯的NK細胞

研究表明，在轉染方案中使用MRT67307，顯著提高了NK細胞中HER2-CAR的轉染效率，高達18%-53%的細胞表達CAR，平均數為34%。

此外，作者在針對HER2+A549細胞系的4小時細胞毒性實驗中評估了CAR的功能，HER2-CAR NK細胞表現出對腫瘤細胞的顯著殺傷。在MRT67307的存在下，轉染的HER2-CAR-NK細胞的腫瘤殺傷力顯著提高。

研究者使用IsoPlexis的單細胞分泌組解決方案評估HER2 CAR-NK細胞的細胞因子分泌譜。與未修飾的NK細胞相比，兩種細胞的多功能性（分泌兩種及兩種以上因子的能力）存在顯著差異，主要表現在未經修飾的NK細胞平均分泌2-3個效應分子，其中不到13%的細胞分泌顆粒酶B，少于3.5%的細胞分泌其他細胞因子，多功能細胞占整個細胞的比例小于20%；而HER2 CAR-NK細胞中的部分亞群則能夠產生多達10種效應分子，細胞分泌一系列的效應細胞因子，包括：顆粒酶B、穿孔素、TNF-α、MIP1-β、MCP-1、RANTES和IL-8，其多功能細胞占比超過50%。

本研究的數據表明，抑制TBK1和IKKε顯著改善了NK細胞的轉導，并產生了功能完整的細胞產物，與未修飾的NK細胞和沒有MRT67307轉導的NK細胞相比，CAR-NK細胞表現出更優越的細胞毒性能力。

利用IsoPlexis的單細胞蛋白質組學平臺發現的數據，作者能夠表征使用VSV-Glv轉基因NK細胞的可靠性。該研究的NK細胞轉導方法有可能適用于異源基因CAR-NK細胞治療的臨床生產，這在現成的細胞治療研究領域具有重大的意義。