一项研究合作证明，在制造过程中对CAR-T细胞进行个性化刺激可以显著提高所得到的CAR-T细胞产品的一致性和效力。通过使用人工抗原呈递细胞模拟支架(APC-ms)，该团队能够微调T细胞刺激水平，匹配从白血病患者获得的T细胞的表型，并显著增强其体外和体内肿瘤清除能力。
Wyss研究所的David Mooney团队和DFCI的Catherine Wu团队合作进行的一项新研究使用这些人工抗原呈递细胞模拟支架(APC-ms)从患者的T细胞中创建个性化的CAR-T细胞产品。
资料来源:哈佛大学威斯研究所
新的CAR-T细胞疗法正在改变癌症患者的治疗前景：免疫系统的天然“猎人”T细胞在体内巡逻，寻找外来对手，研究人员从癌症患者身上提取细胞，在体外进行增殖，然后注入到同一患者体内。
自2017年CAR(嵌合抗原受体)-T细胞被美国联邦药物管理局(FDA)批准作为第一个用于治疗白血病的改良治疗细胞以来，已有五种类似的产品被批准，超过2万人接受了这种改变游戏规则的免疫疗法。
CAR-T细胞被设计成携带合成的跨越膜的受体分子，这些受体分子利用其面向外的部分与癌细胞上的抗原结合，它们面向内的部分通过启动强大的肿瘤细胞破坏程序来做出反应。然而，并不是所有患者对CAR-T细胞疗法的反应都一样好，癌症免疫学家一直在试图弄清楚是什么导致这些疗法有时候有效，有时候却达不到治疗效果。
尽管人们对癌症患者的T细胞和健康个体的T细胞之间的差异有了初步的了解，但在CAR-T细胞的制造过程中还没有考虑到这些方面。所有过程都使用T细胞特异性激动剂和一般免疫刺激细胞因子，来产生不溶的CAR-T细胞产品，而不考虑原始T细胞表型的变化。
现在，由David Mooney博士领导的哈佛大学Wyss生物启发工程研究所，和由Catherine Wu医学博士领导的丹娜法伯癌症研究所（DFCI）的癌症免疫学家合作，证明在制造过程中对CAR-T细胞进行个性化刺激可以显著提高所得到的CAR-T细胞产品的一致性和效力。
研究表明，通过使用人工抗原提呈细胞模拟支架（APC-ms，artificial antigen-presenting cell mimicking scaffolds，生物通注），该团队能够微调T细胞刺激的水平，匹配从白血病患者获得的T细胞的表型，并显著增强其体外而且在活的有机体内肿瘤清除的能力。
研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
Mooney说，“我们发现，来自癌症患者的T细胞制成的CAR-T细胞产品，通常不如来自健康个体的CAR-T细胞产品，使用精确可控的生物材料方法将CAR-T细胞抗原刺激剂量与患者T细胞的表型相匹配，这种方法密切模仿自然抗原提呈，可以显著改善其功能。这种方法可以进一步个性化CAR-T细胞治疗，并消除目前T细胞制造中的现有不足。”
切断个性化CAR-T疗法的关键
研究小组研究了他们从急性淋巴细胞白血病(ALL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者，以及健康捐赠者的样本中分离出来的T细胞的表型。接下来，他们利用APC-ms向T细胞提供不同剂量的抗CD3/抗CD28抗原刺激，从而创建了CAR-T细胞库。然后再次检测文库中所有CAR-T细胞产品的功能差异，包括它们在体外杀死癌细胞的能力。研究人员将他们的方法与CAR-T细胞制造中常用的方法进行了直接比较，后者在刚性磁珠(Dynabeads)上向T细胞呈现相同的抗原。
一个关键的发现是，在CAR-T细胞制造过程中常用的抗原剂量下，癌症患者的T细胞比“健康的”T细胞更容易过度刺激。这使它们失去了功能，或者如免疫学家所说，变得更加“疲惫”，并降低了它们的增殖能力。CAR-T细胞不仅需要转化为功能状态，还需要数百万倍的扩增，才能消除全身的肿瘤细胞和转移。
Mooney团队的研究生David Zhang是第一作者，他说:“通过探索APC-ms可能实现的精确、狭窄的刺激剂量范围，我们发现患者来源的T细胞有一种个性化的‘甜蜜点’，可以最大限度地发挥功能和扩增，平均而言，这比通常的剂量要低。APC-ms方法的功能比Dynabeads更自然，因为高度可控的T细胞信号嵌入到脂质双分子层中，这使得CAR-T细胞能够推动和拉动它们，就像T细胞通常在T细胞刺激最佳时通过它们和抗原递呈细胞之间的‘免疫突触’那样。”
从体外研究到细胞制造
虽然研究小组没有观察到从ALL和CLL患者样本中创建的CAR-T细胞之间有任何显著差异，但总的来说，他们的方法产生了更多对肿瘤细胞具有高细胞毒潜能的细胞，细胞毒CD8之间的比例更加平衡+T细胞和CD4+支持其功能的T细胞，以及更多的记忆T细胞，这些记忆T细胞本身没有细胞毒性，但可以在后来的反应中被激活。
在一项小鼠体内研究中，以不同刺激水平创造的输注式CAR-T细胞产品也表现出明显不同的控制表达CD19的伯基特淋巴瘤的能力，在制造过程中再次以低于平常的水平刺激的细胞表现出最强的潜力。
Wu说:“我们构建了一个概念验证模型，该模型基于T细胞血液样本的表型与其CAR-T细胞产品之间的可量化关系，并为个性化的CAR-T细胞生产输出最佳的T细胞刺激剂量。鉴于T细胞样本在细胞制造过程开始时总是被打上重要标记的指纹，可以设计类似的策略，使用APC-ms方法进一步个性化治疗。”
Dave Mooney的Wyss免疫材料平台团队正在使用全新的工程和基于材料的方法推动CAR-T细胞和其他免疫疗法的发展。希望这最终能使我们也能调动免疫系统来对付尚无疗法的顽固性实体肿瘤。
参考文献：Enhancing CAR-T cell functionality in a patient-specific manner
