盡管嵌合抗原受體（CAR）為基礎(chǔ)的治療方法取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，實(shí)體瘤的治療并未從這尖端的技術(shù)受益。與B細(xì)胞惡性腫瘤相比，實(shí)體瘤更帶來了一系列不同的挑戰(zhàn)，包括腫瘤抗原的異質(zhì)性表達(dá)。研究人員雖然已經(jīng)探索了針對(duì)與實(shí)體瘤相關(guān)的不同抗原，并取得了一些成功，但抗原逃逸仍然會(huì)降低這些療法的療效。
除了抗原特異性之外，另一個(gè)可能影響療效的是CAR和抗原的結(jié)合強(qiáng)度。CAR分子外部，包括CAR T細(xì)胞和CAR自然殺傷（NK）細(xì)胞，能識(shí)別癌細(xì)胞上的抗原，形成分子和抗原復(fù)合體，稱為免疫突觸。免疫突觸能激發(fā)CAR免疫細(xì)胞中的抗原依賴性信號(hào)通路，并殺死癌細(xì)胞。然而，傳統(tǒng)CAR分子與抗原形成的突觸是無序和低效的。相較于T細(xì)胞超分子激活簇（SMAC）免疫突觸，傳統(tǒng)CAR分子需要更高的抗原來啟動(dòng)下游信號(hào)傳導(dǎo)并激活效應(yīng)細(xì)胞。
慶幸的是，研究人員發(fā)現(xiàn)CAR分子是可以通過改造來增強(qiáng)結(jié)合的強(qiáng)度。“錨定域”是蛋白質(zhì)中有助于穩(wěn)定突觸的部分。這有可能被利用來改善CARs和其抗原之間的聯(lián)系，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的下游信號(hào)并提高療效。通過使用PhenomeX家族的單細(xì)胞功能蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)，研究人員能夠確定細(xì)胞功能的特征，并顯示新的修飾如何影響功能細(xì)胞的分泌。
利用PhenomeX單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定新的CAR修飾的特征
今年二月，美國圣裘德兒童研究醫(yī)院的Peter J. Chockley和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Nature Biotechnology》的文獻(xiàn)研究了在CAR NK細(xì)胞中用于識(shí)別腫瘤抗原的關(guān)鍵蛋白上添加一個(gè)分子錨，如何加強(qiáng)CAR NK的細(xì)胞療效1。他們重點(diǎn)關(guān)注CRTAM的PDZ結(jié)合模體（PDZbms）。這不單因?yàn)榇蠹s有400個(gè)蛋白質(zhì)含有PDZ結(jié)構(gòu)域，而且PDZbms有助于突觸的形成。至于CRTAM蛋白以前被證明在NK細(xì)胞的腫瘤免疫監(jiān)視中起作用。Chockley和團(tuán)隊(duì)將研究重點(diǎn)放在NK細(xì)胞上，因?yàn)椋?/p>
- 它們具有先天的殺傷腫瘤細(xì)胞的能力并含有比T細(xì)胞多5到7倍的細(xì)胞顆粒
- NK 細(xì)胞不會(huì)引起移植物抗宿主病
- 除了CAR NK抗原識(shí)別軸之外，NK細(xì)胞采用了多種靶向模式，因而降低腫瘤細(xì)胞躲避攻擊的能力
他們改造了四種CAR：典型CAR NK細(xì)胞（CAR NK），CAR改造NK細(xì)胞（CAR.PDZ NK），及非功能性對(duì)照CAR（CARΔ NK），并以兩種不同的腫瘤相關(guān)抗原–EphA2和B7-H3為目標(biāo)，并進(jìn)行了測試，以確定結(jié)合是否增強(qiáng)，以及這是否增加了NK細(xì)胞的活性。被稱為CAR.PDZ的改良NK細(xì)胞首先被證明跟對(duì)照細(xì)胞相比與目標(biāo)抗原的結(jié)合更強(qiáng)。作者認(rèn)為這建議它更有力地激活了下游的信號(hào)通路。
為了了解這對(duì)功能的影響，研究人員使用PhenomeX的IsoCode單細(xì)胞蛋白分泌組平臺(tái)對(duì)新型CAR-NK細(xì)胞進(jìn)行功能表型。當(dāng)作者比較多功能性細(xì)胞（分泌兩種或更多細(xì)胞因子的細(xì)胞）百分比時(shí)，與CAR、CARΔ和未修改的NK細(xì)胞相比，發(fā)現(xiàn)CAR.PDZ NK細(xì)胞的多功能細(xì)胞百分比最高。接下來，研究人員評(píng)估了單細(xì)胞多功能強(qiáng)度指數(shù)（PSI），即將多功能性百分比與被測量的每個(gè)單獨(dú)蛋白質(zhì)的數(shù)量相結(jié)合。與其他組相比，CAR.PDZ NK細(xì)胞的PSI明顯更高，其中效應(yīng)蛋白對(duì)PSI的貢獻(xiàn)最大。研究人員還細(xì)分了各組蛋白質(zhì)的分泌頻率，發(fā)現(xiàn)與典型的CAR-NK細(xì)胞相比，CAR.PDZ NK細(xì)胞中分泌穿孔蛋白和分泌干擾素的細(xì)胞有所增加。這些結(jié)果與作者之前觀察到的信號(hào)通路的變化相一致，提供了更多關(guān)于結(jié)合力增強(qiáng)的CAR-NK細(xì)胞功能改善的機(jī)制的信息。
值得一提的是，作者也從IsoSpeak軟件自動(dòng)繪制的t-SNE圖看到細(xì)胞因子（GM-CSF、IFNγ、IL-8和TNFα）、趨化因子（MCP-1、MIP-1α和MIP-1β）和細(xì)胞溶解顆粒的分子（顆粒酶B和穿孔蛋白）的信號(hào)強(qiáng)度。他們得以清楚了解到CAR.PDZ細(xì)胞與其他NK細(xì)胞群相比，是獨(dú)特的。
在充分描述了改性NK細(xì)胞的特征后，作者還探討了改進(jìn)的CAR結(jié)合如何改變T細(xì)胞的功能。與NK細(xì)胞一樣，CAR.PDZ T細(xì)胞在用單細(xì)胞功能表型進(jìn)行評(píng)估時(shí)顯示出功能的改善。改良后的CAR在體外和體內(nèi)研究中也提高了細(xì)胞毒性活性，改善了動(dòng)物模型的結(jié)果和生存。
使用單細(xì)胞功能表型來評(píng)估新療法
通過使用PhenomeX的單細(xì)胞多功能分析技術(shù)，研究人員可以輕松評(píng)估新改造產(chǎn)品如何影響免疫細(xì)胞的活性，從而獲得對(duì)細(xì)胞功能的獨(dú)特見解。多重功能性和PSI都被證明可以預(yù)測體內(nèi)活性和臨床結(jié)果，使它們成為細(xì)胞表征的強(qiáng)大指標(biāo)。利用PhenomeX的單細(xì)胞功能表型，研究人員獲得關(guān)于免疫細(xì)胞功能的可改造的見解，從而指導(dǎo)開發(fā)更有效的療法并改善臨床結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：
- Chockley, Peter J et al. “Synapse-tuned CARs enhance immune cell anti-tumor activity.” Nature biotechnology, 10.1038/s41587-022-01650-2. 2 Feb. 2023, doi:10.1038/s41587-022-01650-2
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PhenomeX（NASDAQ: CELL）致力于助力科學(xué)家充分探索每個(gè)細(xì)胞的潛能，推動(dòng)功能細(xì)胞生物學(xué)邁向新紀(jì)元，以促進(jìn)人類健康發(fā)展。我們?yōu)榭茖W(xué)家提供揭示細(xì)胞功能的完整見解，使其全面了解每個(gè)細(xì)胞的深度功能表征。我們經(jīng)過驗(yàn)證的獨(dú)特高通量工具和服務(wù)提供了無與倫比的解決方案，加速了多功能細(xì)胞研究發(fā)展，成為改善疾病預(yù)防和治療的關(guān)鍵。我們屢獲殊榮的平臺(tái)已獲得全球各地研究人員的高度認(rèn)可，包括全球前15家制藥公司的研究人員，以及約85%的美國**綜合性癌癥中心的科研人員。
PhenomeX家族的單細(xì)胞功能表征平臺(tái)（原Berkeley Lights）Beacon?基于其特有的光電定位技術(shù) (OptoElectro Positioning, OEP?) 為廣大科學(xué)家提供了先進(jìn)的研究手段，對(duì)數(shù)以萬計(jì)單細(xì)胞的基因信息、功能等進(jìn)行深入表征，以篩選出滿足用戶需求的目的細(xì)胞。Beacon?應(yīng)用場景涵蓋抗體發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞株開發(fā)、傳染病研究、免疫學(xué)研究、腫瘤生物學(xué)研究、細(xì)胞療法開發(fā)、基因編輯、農(nóng)業(yè)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，為從事尖端的科研項(xiàng)目及加速企業(yè)生物產(chǎn)品的開發(fā)提供了前所未有的機(jī)遇。
PhenomeX家族的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)（原IsoPlexis）是單細(xì)胞多組學(xué)不可或缺的重要組成部分，在臨床科研領(lǐng)域，針對(duì)評(píng)估和檢測人體單細(xì)胞免疫能力、篩選癌癥治療方案、預(yù)測評(píng)估臨床療效及安全性等方面有著豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，為預(yù)測病人長期生存、早期篩選治療獲益患者提供了詳實(shí)的參考數(shù)據(jù)，幫助世界各地的科研人員在腫瘤免疫、細(xì)胞治療、腫瘤學(xué)、抗感染免疫研究及疫苗開發(fā)、自身免疫病、移植免疫等方向取得了眾多突破性成果，助力加速臨床科研、醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)行業(yè)發(fā)展。
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IsoPlexis和Berkeley Lights已合并成立新公司PhenomeX