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延长乳腺癌免疫细胞疗法续航时间
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2024.04.15 上海

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  对于手机、笔记本电脑、平板电脑等移动设备和新能源车而言,续航时间是重要的指标,否则性能再强,续航时间太短也没用。嵌合抗原受体T淋巴细胞(CAR-T)疗法通过基因改造可使人体T淋巴细胞获得强大的抗癌能力,已经大大改变白血病等血液肿瘤的治疗,但是CAR-T疗法对乳腺癌等实体肿瘤的抗癌能力强而不久,一开始有效的患者最终超过半数复发。因此,科学家们一直在寻找更好的方法帮助CAR-T在人体内繁殖更快并且续航更久

CAR-T(橙色)正在攻击癌细胞(绿色)

  2024年4月10日,全球自然科学三大旗舰期刊之首、创刊155周年的英国《自然》在线发表澳大利亚墨尔本大学彼得麦卡伦癌症中心和皇家墨尔本医院、拉筹伯大学、皇家墨尔本理工大学、莫纳什大学的研究报告,探讨了如何增强乳腺癌CAR-T疗法的有效性持久性

  该研究对临床采用抗B淋巴球抗原CD19的CAR-T分析表明,如果CAR-T表现型更像树干(gàn)不断生长出树枝、树叶、花朵、果实一样具有不断增殖和分化能力,并且细胞有氧呼吸进行能量代谢的线粒体质量更重,那么CAR-T治疗结局显著较好。于是,该研究试图找出能够增强CAR-T适应性和抗实体肿瘤疗效的转录因子

  结果,该研究发现如果促进CAR-T免疫记忆的转录因子FOXO1过度表达,可以促进来自健康人类捐献者或患者的CAR-T出现干(gàn)细胞样多功能表现型,从而改善线粒体适应性、持久性和治疗效果。

  随后,该研究利用具有免疫活性、在乳腺上皮和脑组织表达HER2的人类表皮生长因子HER2转基因C57BL/6小鼠模型,在CAR-T治疗前5~7天原位注射20万个E0771髓样乳腺癌细胞系HER2阳性乳腺癌细胞至乳腺脂肪垫或在治疗前5天皮下注射25万个MC38结肠癌细胞系HER2阳性结肠腺癌细胞。在携带原位E0771乳腺肿瘤或皮下MC38结肠肿瘤的小鼠中,上调白细胞介素IL-15的转录因子TCF7、FOXO1组成型活性变体ID3过表达,通过更持久的抗肿瘤控制显著增强CAR-T疗效,并且显著提高小鼠生存率。值得注意的是,FOXO1野生型过表达并未显著增强疗效,表明FOXO1组成型活性变体形式对于改善小鼠CAR-T功能是必要的。

FOXO1组成型活性变体过表达可增强CAR-T治疗活性

FOXO1组成型活性变体过表达可增强体内多功能性和代谢适应性

FOXO1过表达可增强人类CAR-T干细胞性和代谢适应性

FOXO1过表达可增强人类CAR-T对小鼠肿瘤移植模型的疗效

  因此,该研究结果表明,通过基因工程方法强化细胞线粒体代谢有利表现型,产生超高水平的FOXO1,从而改善CAR-T代谢、促进CAR-T像干(gàn)细胞一样不断增殖分化并延长续航时间,提高CAR-T对抗实体肿瘤的有效性和持久性,故有必要进一步开展临床研究进行验证。

  对此,英国《自然》和美国《科学》自由撰稿人发表同期评论:如何让抗癌细胞强而持久?赋予它们干(gàn)细胞技能!


Nature. 2024 Apr 10. IF: 64.8

FOXO1 enhances CAR T cell stemness, metabolic fitness and efficacy.

Chan JD, Scheffler CM, Munoz I, Sek K, Lee JN, Huang YK, Yap KM, Saw NYL, Li J, Chen AXY, Chan CW, Derrick EB, Todd KL, Tong J, Dunbar PA, Li J, Hoang TX, de Menezes MN, Petley EV, Kim JS, Nguyen D, Leung PSK, So J, Deguit C, Zhu J, House IG, Kats LM, Scott AM, Solomon BJ, Harrison SJ, Oliaro J, Parish IA, Quinn KM, Neeson PJ, Slaney CY, Lai J, Beavis PA, Darcy PK.

The University of Melbourne, Parkville, Victoria, Australia; Peter MacCallum Cancer Centre, Melbourne, Victoria, Australia; Royal Melbourne Hospital, Melbourne, Victoria, Australia; La Trobe University, Melbourne, Victoria, Australia; Royal Melbourne Institute of Technology University, Bundoora, Victoria, Australia; Monash University, Clayton, Victoria, Australia.

Chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy has transformed the treatment of haematological malignancies such as acute lymphoblastic leukaemia, B cell lymphoma and multiple myeloma, but the efficacy of CAR T cell therapy in solid tumours has been limited. This is owing to a number of factors, including the immunosuppressive tumour microenvironment that gives rise to poorly persisting and metabolically dysfunctional T cells. Analysis of anti-CD19 CAR T cells used clinically has shown that positive treatment outcomes are associated with a more 'stem-like' phenotype and increased mitochondrial mass. We therefore sought to identify transcription factors that could enhance CAR T cell fitness and efficacy against solid tumours. Here we show that overexpression of FOXO1 promotes a stem-like phenotype in CAR T cells derived from either healthy human donors or patients, which correlates with improved mitochondrial fitness, persistence and therapeutic efficacy in vivo. This work thus reveals an engineering approach to genetically enforce a favourable metabolic phenotype that has high translational potential to improve the efficacy of CAR T cells against solid tumours.

PMID: 38600376

DOI: 10.1038/s41586-024-07242-1


Nature. 2024 Apr 10. IF: 64.8

How to supercharge cancer-fighting cells: give them stem cell skills.

The bioengineered immune players called CAR T cells last longer and work better if pumped up with a large dose of a protein that makes them resemble stem cells.

Reardon S.

PMID: 38600202

DOI: 10.1038/d41586-024-01043-2

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