T細胞是人體內的重要免疫細胞。它們起源于骨髓,在胸腺內分化成熟,是機體抵御入侵者和癌細胞的主力軍。
T細胞療法在癌癥治療方面很有潛力,但副作用可能非常嚴重。為此,加州大學舊金山分校UCSF的科學家們開發了一個能夠嚴格控制T細胞活性的分子開關。這一技術有望解決T細胞治療的嚴重副作用,克服這種療法的重要障礙。相關論文發表在九月二十五日的Science雜志上。
“我們實驗室建立的‘控制旋鈕’,可以幫助人們給T細胞下達更多指令,”文章資深作者Wendell Lim教授說。
嵌合抗原受體(CAR)T細胞技術是近年來備受關注的一種癌癥免疫療法。CAR插入T細胞之后,能賦予它們靶標腫瘤細胞的能力,進而啟動一系列抗癌免疫應答。CAR包括一個抗原識別區域,能夠識別腫瘤細胞表面的特異性蛋白;還包括一個細胞內區域,能夠激活T細胞并促進其增殖。
CAR T細胞已被證明可以治療多種抵抗化療的白血病,但這些細胞也可能引起嚴重的副作用,甚至有患者因此而死亡。“T細胞就是一群猛獸,”Lim說。“激活它們會面臨致命的風險。因此,我們需要控制移植后的T細胞活性。”
有些科學家為此開發了“自殺式開關”,在副作用太嚴重的時候殺死CAR T細胞。“這是在殺死自己的士兵,”Lim說。“意味著完全終止復雜而昂貴的治療程序。”
UCSF的研究人員選擇的策略與此正好相反,他們構建了默認關閉的新型CAR T細胞。這種T細胞也能靶向癌細胞,但是不激活任何免疫應答,除非患者服用特制的藥物。這種控制性藥物負責啟動CAR T細胞,如果藥物不再存在,這些T細胞就會恢復關閉狀態。
研究人員通過視頻向人們展示了這一新控制系統的強大實力。研究顯示,改造后的T細胞能夠像訓練有素的獵狗一樣,快速沖向表達CD19的細胞(相當于癌細胞),但并不采取進一步的行動。一旦在其中加入控制性藥物,表達CD19的細胞就會一個個被T細胞殺死。研究人員在白血病小鼠模型中也觀察到了類似的結果:加入控制性藥物之后,CAR T細胞有效清除了小鼠體內的癌細胞。
據介紹,藥物不僅能夠控制CAR T細胞的開/關,還能起到類似變阻器的作用。人們可以通過藥物劑量精確控制T細胞的活性水平,處理好CAR T細胞引起的各種副作用。
在CAR T細胞療法中,人們從患者血液中獲取T細胞,通過基因工程使其攜帶靶向腫瘤的CAR,然后將這些T細胞送回患者體內讓其發揮作用。CAR T細胞進入人體之后不僅能直接攻擊腫瘤,還會和所有T細胞一樣釋放出細胞因子,這些信號分子可以招募更多T細胞攻擊腫瘤。(延伸閱讀:癌癥免疫療法的前世今生)
進入血流的CAR T細胞立刻就會經過心臟和肺部,這些組織在CAR T細胞到達預定目標之前就可能受傷。研究人員開發的新型CAR T最初是沒有活性的,能夠顯著減少對心臟和肺部的副作用。
就算CAR T細胞只攻擊目標癌細胞,還是會引起副作用。在腫瘤溶解綜合征中,大量腫瘤細胞快速死亡時釋放出的毒性物質,令患者的身體不堪重負。此外,還有一種副作用稱為“細胞因子風暴”。T細胞釋放的細胞因子招募更多T細胞到達腫瘤,這可能形成一個危及生命的惡性循環。現在,醫生們有望通過正確劑量的控制性藥物,調控患者體內的免疫應答水平,以滿足患者自身的需要。
目前UCSF團隊的控制性藥物半衰期太短,還不適用于臨床,Lim介紹到。不過他相信,在此基礎上真正實用的控制系統很快就會誕生。除了用藥物控制CAR T細胞之外,Lim實驗室還在探索其它的控制技術,比如用光激活CAR T細胞。
雖然CAR T細胞治療血癌(比如白血病)大獲成功,但它們對影響結腸、乳腺、前列腺、大腦和其他組織的實體瘤并不那么有效。Lim等人的控制系統可以幫助研究者們開發更強大的CAR T細胞,對實體瘤發動有效攻擊。Lim實驗室還在嘗試將多種CAR引入T細胞,讓這些細胞應答患者腫瘤的不同特征。
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