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Selli等人發(fā)現，雖然攜帶CD28的嵌合抗原受體（CAR）T細胞通過(guò)腫瘤或慢性感染刺激下發(fā)生的經(jīng)典事件，從而發(fā)生功能障礙和耗竭，但攜帶4-1BB的CAR-T細胞則以由轉錄因子FOXO3驅動(dòng)的不同方式發(fā)生功能障礙。
十多年前，CAR-T細胞被證明對B細胞惡性腫瘤具有顯著(zhù)的療效。它們均靶向B細胞分子CD19，并帶有CD28或4-1BB中1個(gè)共刺激分子的胞內信號域。研究者假設將共刺激結構域并入CAR可改善持久性和功能，從而改善抗腫瘤作用。由于這些初始產(chǎn)品取得顯著(zhù)的初步成功，美國食品和藥物管理局批準的所有6種構建物，包括針對骨髓瘤漿細胞表達的b細胞成熟抗原的構建物，以及臨床開(kāi)發(fā)中的大多數其他CAR，包括各種適應癥，都包含這兩個(gè)信號域中的一個(gè)。
由于CAR以高親和力識別抗原，并且由組成型啟動(dòng)子表達，因此研究者早期注意到，抗原的持續刺激（有時(shí)甚至是CAR的高水平表達）可導致T細胞功能障礙。這些功能失調的T細胞在抗原刺激后的細胞毒性、細胞因子產(chǎn)生和增殖能力降低；這可以通過(guò)中斷信號轉導中的休息來(lái)克服。在患者中，高腫瘤負荷與應答降低和T細胞功能障礙增加相關(guān)。到目前為止，這種功能障礙被認為在本質(zhì)上與T細胞“耗竭”是相同的現象，而T細胞“耗竭”已經(jīng)在接受檢查點(diǎn)阻斷治療的慢性病毒感染和癌癥中得到了廣泛描述。
Selli等通過(guò)重復體外刺激攜帶CD28或4-1BB胞內信號域的CD19導向的CAR T細胞來(lái)模擬慢性激活，從而產(chǎn)生功能障礙，然后對轉錄、表觀(guān)遺傳和表型程序進(jìn)行了全面分析。每48小時(shí)用低效靶比的新腫瘤細胞刺激CAR T細胞。2周后，CAR T細胞失去了殺傷抗原陽(yáng)性靶點(diǎn)的能力，不能再產(chǎn)生細胞因子，也不能再增殖。接下來(lái)，他們利用飛行時(shí)間的多參數細胞測定法從表型上研究了這些功能失調的CAR T細胞。研究發(fā)現，含有CD28的CAR - T細胞具有典型T細胞耗竭的特征，包括PD-1、TIGIT、LAG3、TIM3和CTLA4的重新表達（見(jiàn)圖）。相比之下，攜帶4-1BB CARs的功能失調T細胞占據不同的T分布隨機鄰居嵌入空間，其表面表達更高的CD62L和CD25。使用RNA測序檢查這些功能失調的CAR T細胞的轉錄程序顯示，基于CD28的CAR T細胞高度富集與耗竭相關(guān)的基因，而基于4- 1BB的功能失調的CAR T細胞沒(méi)有典型的耗竭標簽。
最近關(guān)于T細胞衰竭的研究強調，這種狀態(tài)是由特定的表觀(guān)遺傳改變決定的。研究人員還使用染色質(zhì)開(kāi)放性測序技術(shù)（ATAC-seq）證實(shí)了這些差異，特別是PD1編碼基因（PDCD1）的染色質(zhì)可及性測定法，在基于CD28的CAR T細胞中，這看起來(lái)像是典型的耗竭，但在基于4- 1BB的CAR T細胞中并非如此。研究人員隨后使用縱向單細胞RNA測序，確定大多數功能失調的4-1BB CAR T細胞是由一組涉及細胞毒性（GNLY、CCL5、PRF1、GZMA、GZMK、CTSW）、自然殺傷細胞特性（KLRK1、KLRC2）和T細胞分化（ID2）的獨特基因定義，他們將這些基因稱(chēng)為TBBD標簽。有趣的是，他們的TBBD標簽在接受抗CD19 /4- 1BB CAR構建物Tisagenlecleucel治療的1例患者中得到了證實(shí)，該患者雖然血液中有CAR T細胞，但淋巴瘤仍發(fā)生進(jìn)展。
攜帶不同共刺激結構域的CAR-T細胞在慢性刺激后功能失調時(shí)表現出不同的轉錄、表觀(guān)遺傳和表型特征。攜帶4-1BB共刺激結構域的CAR-T細胞重新激活FOXO3，其驅動(dòng)一種不同于經(jīng)典T細胞衰竭的新功能障礙程序。
為了了解這種功能障礙的新型分子程序的起源，研究團隊研究了隨著(zhù)時(shí)間的推移轉錄因子結合的可及性。正如預期的那樣，CD28-CAR功能障礙增加了Jun:Fos（AP1）結合的可及性，但相反，4-1BB-CAR功能障礙打開(kāi)了同源盒（HOX）和叉頭框（FOX）位點(diǎn)，并且小的條理性RNA測序數據顯示FOXO3活性高。此外，在機制研究中，通過(guò)CRISPR/Cas干擾FOXO3可使患者對重復抗原刺激后的功能障礙產(chǎn)生抵抗，相反，FOXO3過(guò)表達顯著(zhù)減少了4-1BB（而非CD28） CAR T細胞在重復抗原刺激下的擴增。在小鼠異種移植應激模型中，注射極少量的CAR T細胞治療較高的腫瘤負荷，攜帶4-1BB胞內信號域的FOXO3敲除CAR T細胞改善了生存。
值得注意的是，研究人員通過(guò)深度技術(shù)探究（從高維細胞測定到縱向單細胞RNA測序）發(fā)現了一種新的分子機制，同時(shí)仍然使用相對簡(jiǎn)單的體外模型（重復抗原刺激）。分子程序本身和FOXO3的重新激活是有趣的，可能在自然界中并不常見(jiàn)。在自然生物學(xué)中，4-1BB刺激與T細胞受體（TCR）刺激在時(shí)間上分離，而TCR表達本身隨著(zhù)抗原暴露而循環(huán)，因此減少了緊張信號傳導的可能性。未來(lái)的研究可能包括在更多接受Tisagenlecleucel治療但無(wú)應答的患者中進(jìn)一步驗證TBBD轉錄特征和FOXO3活性。同樣，無(wú)論疾病狀態(tài)如何，我們都應基于對新生CD19+ B細胞的長(cháng)期暴露，進(jìn)一步了解Tisagenlecleucel在患者中是否會(huì )耗竭。有趣的是，在接受治療的前2例患者（這2例患者均有長(cháng)期緩解）中，長(cháng)期暴露于新生B細胞被認為在Tisagenlecleucel持續10年的過(guò)程中發(fā)揮了作用。此外，當BCMA陽(yáng)性骨髓瘤患者在使用BCMA導向的CAR T細胞持續存在的情況下復發(fā)時(shí)，對于對其他抗原具有特異性的、攜帶4- 1BB的CAR T細胞（例如已批準用于多發(fā)性骨髓瘤的兩種靶向B細胞成熟抗原[BCMA]的CAR T細胞）是否也表現出TBBD標簽和FOXO3再激活，這將是該領(lǐng)域的興趣。最后，在機制水平，研究FOXO3敲除或C-Jun過(guò)表達在減少CAR-T細胞耗竭方面是否更有效將是有趣的。
參考文獻
1.Selli ME, Landmann JH, Terekhova M, et al. Costimulatory domains direct distinct fates of CAR-driven T-cell dysfunction. Blood. 2023;141（26）:3153-3165.
2.Kochenderfer JN, Dudley ME, Feldman SA, et al. B-cell depletion and remissions of malignancy along with cytokine-associated toxicity in a clinical trial of anti-CD19 chimeric-antigen-receptor-transduced T cells. Blood. 2012;119（12）:2709-2720.
3.Porter DL, Levine BL, Kalos M, Bagg A, June CH. Chimeric antigen receptor-modified T cells in chronic lymphoid leukemia. N Engl J Med. 2011;365（8）:725-733.
4.Brentjens RJ, Davila ML, Riviere I, et al. CD19-targeted T cells rapidly induce molecular remissions in adults with chemotherapy-refractory acute lymphoblastic leukemia. Sci Transl Med. 2013;5（177）:177ra38.
5.Weber EW, Parker KR, Sotillo E, et al. Transient rest restores functionality in exhausted CAR-T cells through epigenetic remodeling. Science. 2021;372（6537）:eaba1786.
6.Locke FL, Rossi JM, Neelapu SS, et al. Tumor burden, inflammation, and product attributes determine outcomes of axicabtagene ciloleucel in large B-cell lymphoma. Blood Adv. 2020;4（19）:4898-4911.
7.Blank CU, Haining WN, Held W, et al. Defining 'T cell exhaustion'. Nat Rev Immunol. 2019;19（11）:665-674.
8.Sen DR, Kaminski J, Barnitz RA, et al. The epigenetic landscape of T cell exhaustion. Science. 2016;354（6316）:1165-1169.
9.Melenhorst JJ, Chen GM, Wang M, et al. Decade-long leukaemia remissions with persistence of CD4（+） CAR T cells. Nature. 2022;612（7941）:E22.
10.Lynn RC, Weber EW, Sotillo E, et al. c-Jun overexpression in CAR T cells induces exhaustion resistance. Nature. 2019;576（7786）:293-300.
