在一项新的研究中，圣犹大儿童研究医院的研究人员证实，在某些情况下，可以在治疗前预测杀癌嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T）的长期性能。这项研究提供了一个基于细胞测序的独特框架来衡量和改善CAR-T细胞免疫疗法的性能。相关研究成果于2022年7月6日在线发表在《癌症发现杂志》上。论文标题为“内源性T细胞受体谱系鉴定的高效CD19特异性CarT细胞的共同轨迹“。
CAR-T细胞通过利用患者的免疫系统识别和杀死癌细胞来发挥作用。这种免疫疗法已被证明对治疗儿童和成人的白血病和淋巴瘤有效，但随着时间的推移，它有时会失败或减弱。
利用实验室的先进技术，这些作者发现，在为治疗准备的所有CAR-T细胞中，有少量CAR-T细胞在注入急性淋巴细胞白血病（ALL）儿童体内时，产生了最持久的抗癌活性。他们创建的方法框架可以用作模板来改进其他CAR-T细胞疗法，并为管理这些免疫疗法的复杂性提供指导。
该论文的作者，圣犹大儿童研究医院免疫学系的保罗托马斯博士说：“这是一个令人惊讶的发现。看起来输注前CAR-T细胞产品中的少数细胞实际上有助于患者的抗肿瘤反应。“
在这项新的研究之前，研究人员假设单个制剂中产生的大多数CAR-T细胞是相似的，癌症清除活性代表了这些细胞制剂的平均活性。
论文的共同作者，圣犹大儿童研究医院免疫学系的JeremyChaseCrawford博士说，“我们发现，在这种情况下，一小群CAR-T细胞是清除癌症的驱动力。找到这些驱动治疗的CAR-T细胞的能力非常重要，因为在未来，这种方法的改进版本可能用于识别和富集在输注过程中对患者有帮助的CAR-T细胞，而不是那些没有帮助的细胞。“
潜在成功的标签
这些作者在CAR-T细胞中发现了独特的基因表达“签名“，这些细胞在输注前会在体内成为效应T细胞，其中效应T细胞是杀死癌细胞的免疫细胞类型。他们在这个标签中发现了三个基因，它们编码在T细胞表面表达的蛋白质。携带特定表面蛋白组合的CAR-T细胞成为效应T细胞；其他CAR-T细胞变得功能失调。
这种根据表面标记对细胞进行分类的技术是存在的，并且可以用于富集CAR-T细胞制品，以便仅包括注定成为效应T细胞的CAR-T细胞。这些作者指出，这项新研究中发现的细胞表面标记物可能是CAR-T细胞、ALL和患者群体的组合所特有的。然而，他们开创性的方法可以作为如何改进其他CAR-T细胞疗法的主要证据。
随着时间的推移，效应基因和功能障碍基因的表达与CAR-T细胞亚群的动态相关。图片来自癌症发现，2022，doi：10.1158/2159-8290.CD-21-1508。
为了找到这种基因表达标签，这些作者在实验室收集了CAR-T细胞，然后将其注入患者体内。后来，他们在新研究后的几周和几个月里收集了这些病人的血液样本。他们能够通过单细胞RNA测序追踪注入的CAR-T细胞的命运。
托马斯说，“如今，几乎所有CAR-T细胞产品的评估都是在批次水平上进行的。我们发现，您需要在单细胞水平上确定将成为患者体内关键效应T细胞的CAR-T细胞的表型。“
识别CAR-T细胞后代的条形码
这种新方法将儿童癌症患者的T细胞“条形码“与单细胞基因表达测序结合起来。这使得他们能够追踪T细胞谱系。从患者体内提取的每一种原始T细胞谱系都有一种独特的蛋白质，即T细胞受体（TCR）。在患者体内，激活的CAR-T细胞遇到癌细胞后会分裂增殖。因此，来自患者的具有相同TCR的每个T细胞都是相同原始T细胞谱系的后代，该谱系在注入患者体内之前在实验室中进行了遗传修饰。因此，TCR可以作为CAR-T细胞特定谱系的条形码。
这些作者对输注前的CAR-T细胞和治疗后患者样本中的TCR进行了测序。使用机器学习，他们比较了单细胞测序获得的基因转录物，以查看CAR-T细胞是否成为效应T细胞。从这一追踪中，他们发现输注前的少量CAR-T细胞，尤其是带有前效应子标签的CAR-T细胞，会成为效应子T细胞，并在患者体内增殖。
这些作者强调了团队科学的优势，以及通过结合单细胞技术和大数据分析来开发有效的癌细胞免疫疗法的前景。
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