Kimære antigenreceptorer udvider repertoiret af antigene makromolekyler til cellulær immunitet

Abstrakt:

T-celleterapier har gjort betydelige forbedringer inden for kræftbehandling i løbet af det sidste årti. Én cellulær terapi, der anvender T-celler, involverer anvendelsen af ​​en kimær MHC-uafhængig antigengenkendelsesreceptor, typisk omtalt som en kimærisk antigenreceptor (CAR). CAR-molekyler, selvom de for det meste er begrænset til genkendelsen af ​​antigener på overfladen af ​​tumorceller, kan også bruges til at udnytte det mangfoldige repertoire af makromolekyler, der kan målrettes af antistoffer, som er inkorporeret i CAR-designet. At læne sig ind i denne udvidelse af målmakromolekyler vil øge mangfoldigheden af ​​antigener, T-celler kan målrette mod og kan forbedre tumorspecificiteten af ​​CAR T-celleterapi. Denne anmeldelse udforsker de typer makromolekyler, der kan målrettes af T-celler gennem endogene og syntetiske antigen-specifikke receptorer.

CART celleterapi er en kræftbehandlingsmetode. Dens princip er at udtrække patientens T-celler, transformere dem til CAR-T-celler efter genetisk modifikation og derefter injicere dem tilbage i patientens krop for at angribe kræftceller. CAR-T-celler har høj specificitet og stærk cytotoksicitet og kan genkende og angribe cancerceller, men deres terapeutiske effekt påvirkes af immunitet.

I CART-celleterapi er T-celler celler, der angriber kræftceller, så immunitet har en vigtig indflydelse på dens terapeutiske effekt. Immunitet kan påvirke patientens evne til at syntetisere CAR-T-celler, overlevelsestiden for CAR-T-celler og evnen til at angribe målkræftceller og dermed direkte påvirke effektiviteten af ​​CART-celleterapi. Hvis patientens immunitet er meget lav, kan det svække effekten af ​​CAR-T-celler og endda få CAR-T-celler til at miste deres toksicitet over for kræftceller.

Derfor er det i processen med CART-celleterapi nødvendigt at være opmærksom på patienternes immunstatus og forbedre angrebsevnen og overlevelsestiden for CAR-T-celler ved at forbedre patienternes immunitet for at forbedre den terapeutiske effekt. Samtidig er det også nødvendigt at være opmærksom på mulige immunreaktioner og uønskede hændelser under behandlingen og håndtere dem i tide for at sikre behandlingens sikkerhed og effektivitet. Det ser ud til, at vi skal fokusere på at forbedre immuniteten. Cistanche har en betydelig effekt på at forbedre immuniteten, fordi polysacchariderne i kødet kan regulere immunresponset i det menneskelige immunsystem, forbedre immuncellernes stressevne og forbedre steriliseringen af ​​immuncellers effekt.

Klik cistanche deserticola supplement

Nøgleord:

CAR T-celler; immunitet; Kræft.

1. Introduktion

T-lymfocytter (eller T-celler) er de vigtigste effektorer af det menneskelige immunsystem, der er ansvarlige for virkninger lige fra B-cellelicensering til antistofproduktion til direkte cytolytisk aktivitet. Hovedfunktionen af ​​T-celler er baseret på interaktioner mellem T-cellereceptoren (TCR) og et beslægtet peptid i et større histokompatibilitetskompleks (MHC) molekyle på enten inficerede/maligne celler eller professionelle antigen-præsenterende celler [1].

For nylig har T-celler været på forkant med nye kræftbehandlinger, især fremkomsten af ​​manipulerede cellulære immunterapier, herunder kimær antigenreceptor (CAR) T-celleterapi [2]. En fordel ved CAR T-celler er evnen til at genkende antigener udtrykt på celleoverfladen uden behov for antigenpræsentation af MHC-molekyler, hvilket reducerer behovet for at overveje begrænsninger af histokompatibilitet og variabilitet af peptid-MHC-præsentation. CAR-baseret målretning er generelt rettet gennem de antigengenkendende træk ved et enkelt kæde variabelt fragment (scFv) domæne præsenteret på overfladen af ​​CAR T-celler. Denne scFv tillader CAR T-celler at binde til og målrette ethvert celleoverflademakromolekyle defineret ved antistofbinding.

For at fuldende denne receptor fusioneres scFv'et molekylært til et transmembrant domæne, der forbinder det antigengenkendende ekstracellulære domæne til intracellulær signalering og aktivering af CD3ζ-aktiveringsdomænet afledt af TCR-komplekset. Den første generation af CAR T-celler brugte kun CD3ζ-domænet. Imidlertid bygger fremtidige generationer af CAR T-celler på intercellulær signalering ved at bruge costimulerende domæner, såsom CD28 eller 4-1BB, for at øge stimuleringen af ​​CAR T-cellerne. Andengenerations CAR T-celler inkorporerer et enkelt costimulerende domæne i CAR-molekylet, mens tredjegenerations CAR T-celler anvender flere costimulerende domæner i tandem [3]. Nylige fremskridt inden for teknologi har ført til generation af fjerde generation af CAR T-celler, kaldet TRUCKs (T-celler omdirigeret til antigen-ubegrænset cytokin-initieret drab) [4].

Fjerde generations CAR T-celler er i stand til konstitutivt eller inducerbart at udskille pro-inflammationsfaktorer, såsom cytokiner, der kan fremme persistens eller funktion. CAR-molekyler og yderligere effektormolekyler er konventionelt blevet introduceret i T-celler gennem viral transduktion ved brug af lentivirus eller retrovirus, transposition ved hjælp af Sleeping Beauty eller PiggyBac transposaser eller forbigående transfektion gennem mRNA-levering. Nylige fremskridt, der anvender homologi-styret rekombination med CRISPR [5-7] og andre genredigeringsværktøjer tillader stedspecifik integration af nyt genetisk materiale [8]. Dette fremskridt vil mindske batch-til-batch-variabiliteten af ​​fremstillede CAR T-celle-produkter og kan belyse specifikke loci eller sikre havne for integration, der forbedrer den kliniske effektivitet.

CAR T-celler er under udvikling til at målrette mod mange former for cancer, med de bedste kliniske resultater, der hidtil er påvist mod hæmatologiske lidelser, såsom B-celle leukæmi og lymfom gennem målretning af det afstamningsbegrænsede B-celle molekyle CD19 og myelomatose ved at målrette mod B-cellemodningsantigen (BCMA). Figur 1 viser tre CAR T-celleterapier i klinisk fase og deres målantigener.

Denne gennemgang fokuserer på de typer af makromolekyler, der kan målrettes af endogene T-celler, og hvordan CAR T-celler udvider dette repertoire af cellulære immunitetsantigener.

2. Peptider

T-celler genkender korte kæder af aminosyrer, kaldet peptider, gennem engagementet af TCR'en med beslægtede peptid-MHC-komplekser. TCR'en er delvist sammensat af en heterodimer af variable - og -kæder og kan binde rester, der findes i MHC-molekylerne såvel som i peptidet. Denne interaktion begrænser antigen genkendelse af T-celler næsten udelukkende til de aminosyrer, der findes i MHC-komplekset [9]. Der er to typer MHC'er: klasse I og klasse II. TCR-genkendelse af peptider fundet i MHC klasse I-molekyler kræver CD8-co-receptoren og inducerer aktivering af CD8 plus T-celler, hvilket påvirker cytotoksiske T-celle-responser. MHC klasse II-molekyler udtrykkes af antigen-præsenterende celler (APC'er) og kræver CD4-co-receptoren til TCR-engagement, og disse interaktioner fører typisk til aktivering af hjælper-T-cellers responser.

Ud over TCR-heterodimererne inkluderer TCR-komplekset også , δ, ε og ζ-underenhederne af CD3, som inducerer signaltransduktion ved engagement af TCR og beslægtet peptid-MHC [10]. En TCR samles gennem et stort sæt gensegmenter i en proces kendt som V (variabel) D (diversitet) J (sammenføjning) rekombination [11]. Rekombinationsprocessen involverer dobbeltstrenget DNA-nicking, gensegmentudskæring og ligering af resterende gensegmenter i de kodende sekvenser af fungerende TCR'er. Denne proces kan producere mere end 1015 mulige TCR'er med meget variabel antigengenkendelse [12], som gør det muligt for T-celler at genkende et uhyre bredt og mangfoldigt repertoire af peptid-MHC.

MHC klasse I-molekyler er sammensat af en tung kæde samt et 2-mikroglobulin. Tre polymorfe gener hos mennesker koder for MHC klasse I tunge kæder af HLA-A, HLA-B og HLA-C, hvilket fører til over 200 plus varianter af HLA-A, 500 plus varianter af HLA-B og 100 plus varianter af HLA-C gener [13]. Disse MHC tung kæde polymorfismer er ansvarlige for dannelsen af ​​divergerende peptidbindingsriller og unikke samlinger af MHC-præsenterede peptider, hvilket komplicerer adoptiv overførsel af T-celler eller specifikke TCR gener fra individ til individ (som en universel cancerbehandling, f.eks. ) på grund af ufuldstændig histokompatibilitet [14]. Andre MHC-relaterede faktorer, der kan begrænse T-celle-genkendelse af antigene peptider, er MHC klasse I-nedregulering, svækkelse af antigenpræsentationsmaskineri og sjælden eller fraværende MHC klasse I-præsentation af muterede peptider. Ved papillær skjoldbruskkirtelcancer, for eksempel, har nedregulering af MHC klasse I vist sig at påvirke et fald i antallet af tumorinfiltrerende lymfocytter (TIL'er) fundet i tumoren og er forbundet med værre kliniske resultater [15].

En væsentlig begrænsning af antigengenkendelse af CAR-molekyler er kravet om celleoverflade eller ekstracellulær præsentation. Som sådan er antallet af antigener, der kan målrettes af CAR'er, reduceret med mange størrelsesordener sammenlignet med antallet af antigener, T-celler kan genkende gennem TCR-engagement med peptid-MHC-molekyler. Generering af "TCR-lignende antistoffer", en klasse af antistoffer, der er i stand til at genkende mindre histokompatibilitetsantigener (mHAgs) med en affinitet 103-105 gange højere end naturlig TCR-binding [16], kan dog give CAR T-celler evnen at genkende specifikke MHC-bundne antigener, herunder intracellulære mål. En undersøgelse fra Walseng et al. udviklet en "TCR-CAR" mod peptidfragmenter af MART-1 (DMF5 scFv) og TGF R2 (Radium-1) [17]. Disse TCR-CAR-molekyler omdirigerede T-celler og naturlige dræberceller, repræsenteret ved NK-92-cellelinjen, mod målepitopen af ​​de to gener. CAR T-cellerne og NK-cellerne var i stand til at rydde celler, der præsenterede enten MART-1- eller TGFbR2-peptider i deres MHC-komplekser. TCR-CAR'er er også blevet genereret til selektivt at målrette mod et peptid bestående af aminosyrer 235-243 fra Wilms tumor-1 (WT1), et antigen fundet overudtrykt i leukæmi, lymfom samt solide tumorer, når det præsenteres af MHC kløft af HLA-A*2402 [18].

Det måske mest succesrige CAR-molekyle er anti-CD19 CAR, især i forbindelse med CAR-konstruerede T-celler (CART19). CD19 er et afstamningsbegrænset B-cellemolekyle, der udtrykkes på både raske og ondartede B-celler. Allerede i 2011 har forskning vist succesen med CART19 hos patienter med B-cellekræft. I et klinisk pilotforsøg blev tre patienter med kemoterapi-resistent kronisk lymfatisk leukæmi behandlet med CART19-celler; to patienter opnåede fuldstændig remission og en tredje patient opnåede delvis remission [19]. I modsætning til peptid-MHC-genkendelse binder CART19-celler til og aktiveres af CD19 udtrykt på overfladen af ​​B-celler, uafhængigt af MHC-genkendelse, coreceptor-engagement og antigenpræsentationsmaskineri. CART19 har vist bemærkelsesværdig og reproducerbar succes i kliniske forsøg for patienter med B-celle leukæmi og lymfom, og fire FDA-godkendte CD19-målrettede CAR T-cellebehandlinger er godkendt til dato: (i rækkefølge af første godkendelse) tisagenlecleucel, axicabtagene ciloleucel, brexucabtagene autoleucel og lisocabtagene maraleucel. Alle fire godkendte CD19-målrettede CAR-terapier bruger en scFv fra anti-CD19-antistoffet FMC63. Idecabtagene violence er en anden CAR T-celleterapi rettet mod BCMA mod recidiverende/refraktær myelomatose, som også blev godkendt af FDA i 2021.

Et spirende område af CAR T-celleudvikling omdirigerer T-cellespecificitet mod antigener i det ekstracellulære miljø, i modsætning til at målrette celleoverfladeantigener. CAR T-celler rettet mod opløseligt TGF-, et immunsuppressivt cytokin udtrykt af mange solide tumorer, udvidede sig mange gange som reaktion på TGF-stimulering, mens ikke-specifikke CAR T-celler udviste meget lav persistens på grund af de hæmmende virkninger af det suppressive cytokin [20 ]. Selvom anti-TGF-CAR T-celler ikke var cytolytiske, viste denne tilgang, at CAR'er kan ændre immunsuppressive faktorer produceret af tumorer til immunstimulerende signaler. Mens denne terapi omdanner en immunsuppressiv faktor til en immunstimulator, kan der være nogle bekymringer omkring udviklingsændringerne i T-celler, da TGF- fremmer udviklingsændringer i CD8 plus T-celledifferentiering [21]. Flere undersøgelser og forsøg er nødvendige for at afgøre, om dette vil have nogen negative virkninger på immunsystemet.

En anden unik klasse af mål for CAR T-celler kan eksistere inden for de strukturelle komponenter i den ekstracellulære matrix (ECM). Wagner et al. genererede CAR T-celler, der kan målrette mod ekstra domæne B (EDB) af fibronectin, en splejsningsvariant af fibronectin produceret af mange typer solide tumorer [22]. Målretning af ECM af flere humane solide tumorer med anti-fibronectin CAR T-celler førte til kontrol af tumorvækst og øget overlevelse i flere cellelinjeafledte xenograftmodeller. Derudover blev EDB-domænet af murint fibronectin målrettet af CAR T-celler konstrueret med et enkelt-domæne antistof (VHH) specifikt for EIIB [23]. I denne model blev B16-melanomvækst bremset sammenlignet med kontrol CAR T-celler, hvilket forbedrede T-celleinfiltration og sandsynligvis fordrejede en immunsuppressiv TME mod en inflammatorisk TME.

3. Lipider

Som beskrevet ovenfor præsenterer MHC klasse I og klasse II molekyler peptider på overfladen af ​​celler til genkendelse af TCR'erne af T-celler. Et tredje molekyle, CD1, bruges på samme måde af celler. Men mens MHC-komplekser præsenterer peptider, præsenterer CD1 lipider, herunder, men ikke begrænset til, glycolipider [24-26]. Denne forskel skyldes hydrofobiciteten af ​​CD1-bindingsrillen, som tillader præsentationen af ​​hydrofile elementer af antigener til CD1-proteinet [27]. Mennesker har fem forskellige CD1-isoformer, der præsenterer lipider på forskellige måder. Disse isoformer er CD1a, CD1b, CD1c, CD1d og CD1e. CD1-komplekserne præsenterer antigener til NKT-celler, som er begrænset til CD1-domænet og ikke er i stand til at genkende peptid-MHC [28].

CD1-komplekser ligner i strukturen MHC-komplekser med et ekstracellulært domæne med tung kæde, der binder til et 2-mikrogobulin. Men når muse CD1d-proteiner blev krystalliseret, viste de en større bindingsrille skabt med ikke-polære rester, hvori lipider kunne binde [27]. En anden stor forskel mellem MHC-komplekser og CD1-komplekser er den mangfoldige række af præsenterede molekyler. MHC-komplekser er, som nævnt ovenfor, meget polymorfe, hvilket muliggør varierende strukturer med begrænset præsentation. CD1-komplekser kan imidlertid binde brede arrays af forskellige lipidmolekyler, fordi denne proces ikke kræver perfekt positionering af lipidmolekylerne, og derved tillader CD1-komplekser at binde flere molekyler med mindre restriktion [29].

CD1-begrænsede T-celler indeholder en kombination af og δ TCR'er. De varierer fra MHC-begrænsede T-celler ved at bruge færre V-gener, der giver anledning til omarrangerede TCR-kæder sammen med invariante TCR-arrangementer [30]. Denne undergruppe af celler omtales almindeligvis som naturlige dræber-T-celler (NKT-celler) på grund af den unikke ekspression af CD161, en markør, der typisk kun findes på NK-celler [31]. NKT-celler er funktionelt meget forskellige afhængigt af deres livsstadie og er typisk defineret af, hvorvidt cellen udtrykker CD4 eller ej, hvor CD4 plus NKT-celler udviser mindre differentiering end CD4− NKT-celler [32]. Modningen af ​​disse celler fra CD4 plus til CD4− er præget af en stigning i sekretionen af ​​TH1 cytokiner i forhold til TH2 cytokiner. På grund af denne ændring er CD4−celler mere cytolytiske end deres CD4 plus modstykker.

I kræft har CD1-begrænsede NKT-celler ikke altid en positiv effekt. Mens eksogen behandling og aktivering af CD1-begrænsede NKT-celler med -galactosylceramid (-GalCer) har vist, at CD1-begrænsede T-celler kan have en antitumoreffekt [33], har disse celler ofte ikke viser naturligt cytotoksisk aktivitet mod solide tumorer uden eksogen aktivering. NKT-produktion af IL-13 har været kendt for at virke som et immunundertrykkende middel mod CD8 plus T-celler, hvilket kan svække immun antitumoraktivitet [34]. Imidlertid har andre undersøgelser vist, at IFN-produktion ved cirkulerende NKT-celler er vigtig i den medfødte antitumorrespons [35], og en øget frekvens af NKT-celler i blod eller tumorer kan føre til gunstige kliniske resultater hos cancerpatienter [36]. Den tilsyneladende modstridende natur af NKT-celleaktivitet kan skyldes de førnævnte forskelle i NKT-celle fænotyper.

Området for CAR T-celler, der målretter mod lipider, har for det meste fokuseret på gangliosidet GD2, som er stærkt overudtrykt i neuroblastom og andre solide tumorer [37]. Fordelen ved at GD2-målretter mod CAR T-celler er deres evne til at krydse blod-hjerne-barrieren, hvilket er en forbedring i forhold til andre former for behandling, såsom monoklonale antistoffer mod GD2. De første GD2-specifikke CAR T-celler blev produceret i 2009 for at målrette mod kutant melanom [38]. Et scFv afledt af det GD2-målrettede antistof 14g2a blev inkluderet i et CAR-molekyle co-stimuleret af de intracellulære signaldomæner CD28 og OX40. GD2-specifikke CAR T-celler var i stand til at dræbe en GD2 plus mesenkymal stamcelle (MSC) linje uden clearance af en isogen GD2- MSC linje, hvilket viser antigen specificitet. I neuroblastom har anti-GD2 CAR T-celler vist sig at kontrollere tumorvækst effektivt i museundersøgelser [39,40] og for nylig i kliniske undersøgelser. Det første kliniske studie af GD2-specifikke CAR T-celler evaluerede sikkerheden af ​​en førstegenerations CAR, som indeholder det intracellulære domæne af CD3ζ uden et costimulerende domæne, i modsætning til CAR-designerne diskuteret ovenfor, i Epstein- Barr-virus-specifikke T-celler [41]. Persistensen af ​​GD2-specifikke CAR T-celler blev observeret i mere end seks uger, og der var en sammenhæng mellem CAR T-cellepersistens og klinisk respons, inklusive to fuldstændige remissioner af neuroblastom. Ud over GD2-specifikke CAR T-celler er CAR'er også blevet udviklet til at målrette mod gangliosiderne O-acetyl-GD2, Neu5Gc-GM3 og GD3 samt globosiderne GloboH og SSEA4 [42].

En anden tilgang til at målrette lipidrammerne er målretningen af ​​CD1-komplekset selv i modsætning til et specifikt lipid i molekylet [43]. Dette arbejde udføres i T-celle akut lymfatisk leukæmi, en lidelse, der er svær at målrette med CAR T-celler på grund af delte markører på både effektor CAR-celler såvel som ondartede T-celler. Kortikal T-ALL (coT-ALL) er karakteriseret ved overfladeekspression af CD1a, en CD1-isoform, der kun er til stede i normalt væv under udviklingen af ​​kortikale thymocytter og i Langerhans-celler. Disse CAR T-celler var i stand til specifikt at binde coT-ALL uden nogen binding af ikke-maligne T-celler. CD1a CAR T-cellerne var i stand til at eliminere T-ALL cellelinjer både in vitro og in vivo i prækliniske undersøgelser. Føtale thymocytter blev bevaret gennem en samkultur med CD1a CAR T-cellerne, hvilket tyder på, at denne CAR T-terapi muligvis ikke udgør en risiko for thymusablation.

4. Glykaner

Glykaner er mono- og polysaccharider produceret af komplekse biosyntetiske veje, der post-translationelt modificerer proteiner, lipider og nukleinsyrer med involvering af nukleotidsukkere som donorer, mens de også medierer biologiske funktioner, såsom proteinfoldning, energilagring og metabolisme, bl.a. andre funktioner. En klasse af glycaner, kendt som zwitterioniske polysaccharider (ZPS), kan aktivere immunsystemet gennem en præsentation af peptider bundet af MHC klasse II-molekyler [44]. Disse molekyler kan genkendes af CD4 plus T-celler, hvilket fører til dannelsen af ​​et hukommelsesimmunrespons. ZPS har skiftende positive og negative ladningscentre inden for de gentagne enheder [45]. Disse strukturer dannes ofte under bakterielle infektioner, såsom kapslen af ​​B. fragilis samt type 1 S. pneumoniae polysaccharidkapslen. Ud over disse studerede forskerbarbering en ZPS kendt som polysaccharid A (PSA), udtrykt af en gramnegativ bakterie Bacteroides fragilis [46]. Denne bakterie er symbiotisk med immunsystemet, og undersøgelser har vist, at bakteriefri mus, der udtrykker PSA på B. fragilis, var i stand til at opretholde en sund mængde CD4 plus T-celler i milten sammenlignet med WT-mus [47]. En undersøgelse af Cobb et al. [19] har vist, at mens alle typer polysaccharider kan omsættes til APC'er, såsom dendritiske celler, er det kun dem, der er zwitterioniske, der kan kolokaliseres med MHC II på overfladen af ​​APC'erne.

På trods af en konsensus om, at de fleste TCR- og peptid-MHC-interaktioner er glycan-uafhængige, er specifikke glycopeptider blevet inkluderet som mål for vacciner. MUC1 er et membranbundet mucin, der findes på mange forskellige typer solide tumorer, og en trunkeret O-glykoform af MUC1, kaldet Tn-MUC1, har været et mål i adskillige immunterapistrategier [48], herunder i en vaccine anvendt i humant MUC 1-udtrykker transgene mus [49] såvel som i rhesus makakaber og mennesker [50]. Hos mus blev Tn-MUC1 fundet at aktivere glycopeptid-specifikke CD4 plus T-celler gennem antigenpræsentation på MHC II af dendritiske celler eller B-celler, hvilket viser, at glycoformer af et MHC-præsenteret peptid kan genkendes gennem TCR-interaktion. Hos mennesker blev Tn-MUC1-specifikke CD4 plus og CD8 plus T-celler fundet at være til stede i 5 ud af 7 patienter vaccineret med Tn-MUC1-belastede dendritiske celler. Tilsvarende er O-GlcNAc-specifikke T-celle-responser blevet observeret mod delte O-GlcNAc-peptider identificeret gennem immunoglycoproteomics af leukæmier. Disse peptider blev præsenteret af MHC klasse I-molekyler, og en O-GlcNAc-specifik T-cellelinje kunne dræbe autologe celler pulseret med O-GlcNAc-peptid, men ikke celler pulseret med umodificeret peptid. Tilsammen indikerer disse undersøgelser, at post-translationelle modifikationer af peptider, især O-bundne modifikationer, kan repræsentere en ny klasse af neoantigener til TCR-baseret immunterapi.

Ændret glykosylering på membranen af ​​maligne celler er et almindeligt kendetegn ved cancer [51]. Denne ændring i post-translationelle modifikationer øger antallet af tumorspecifikke antigener til CAR T-cellebinding. Den første CAR til at udnytte disse glykosyleringsforskelle var rettet mod tumorassocieret glycoprotein (TAG-72), en trunkeret sialyl-Tn O-glycan placeret på celleoverfladen af ​​O-glycoproteiner [52] kendt for at være overudtrykt ved epiteliale adenokarcinomer [53]. CC49 CAR T-celler, designet som en førstegenerations CAR, var i stand til effektivt at målrette gastrointestinale tumorlinjer, der udtrykker TAG-72. Det første menneskelige forsøg med TAG-72 CAR T-celler førte til et signifikant fald i både serum-TAG-72-niveauer såvel som et fald i serum-CEA-niveauer. På trods af disse ændringer blev der ikke opnået nogen klinisk respons [54], sandsynligvis på grund af manglen på T-celleproliferation såvel som afstødning på grund af immunogenicitet mod CC49 scFv. Nyere undersøgelser fokuseret på målretning mod TAG-72 omfatter udviklingen af ​​en andengenerations CAR, der delte den samme CC49 scFv og tilføjede et 4-1BB-costimulerende domæne for forbedret T-celleoverlevelse. Anden generations TAG-72 CAR T-celler viste positiv tumordrab i musemodeller [55]. En anden undersøgelse evaluerede en CAR rettet mod både TAG-72 såvel som den makrofagundertrykkende tumormarkør CD47 [56]. Denne undersøgelse viste, at CAR T-celler med evnen til at binde begge markører var i stand til at rydde målceller in vitro og kan muligvis reducere chancen for antigen-tab tilbagefald hos humane patienter.

Et andet eksempel på et differentielt glycosyleret tumorantigen er det store mucinprotein mucin 1 (MUC1), som er stærkt O-glycosyleret og ofte udtrykker trunkerede O-glycaner, såsom Tn-antigen, i tumorceller. Det monoklonale antistof 5E5 kan selektivt målrette mod Tn-glycoformen af ​​MUC1 [48]. Ved at bruge de variable domæner af 5E5-antistoffet som et scFv genererede en andengenerations, 4-1BB-costimuleret CAR robust antitumoraktivitet i cellelinjeafledte xenograftmodeller af human T-celleleukæmi og metastatisk bugspytkirtelcancer. Et fase I klinisk forsøg med evaluering af CAR T-celler rettet mod Tn-MUC1 i flere kliniske indikationer begyndte i 2019 (NCT04025216).

Lewis Y (LeY) er et andet klinisk relevant oligosaccharid, der er et lovende mål for CAR T-celler. Mens funktionen af ​​LeY er ukendt, er den præsenteret på flere proteiner med et højt kopiantal, herunder nogle tumor-associerede antigener [57]. En andengenerations CAR med et CD28-costimulerende domæne demonstrerede præklinisk effekt ved at målrette LeY-antigenet i mus med subkutane OVCAR3-ovariecancertumorer [58], og et klinisk forsøg blev åbnet for at bestemme effektiviteten hos patienter med akut myeloid leukæmi (AML). En patient opnåede en forbigående CR og to patienter opnåede en PR. Sygdommen udviklede sig dog hos alle fem patienter, og det bedste respons på 23 måneder indtil progression var forbundet med øget CAR T-celle persistens. Et andet forsøg blev indledt i 2019 i Australien og er i gang på tidspunktet for denne gennemgang.

Et andet CAR-design, der tillader målretning af glycaner, anvender naturlige glycanbindende proteiner eller lectiner som det ekstracellulære antigen-specifikke domæne. En undersøgelse af Meril et al. udviklede CAR'er, der inkorporerer exodomænerne af human Siglec-7 og Siglec-9 for at binde beslægtede sialoglykaner [59]. Siglec-baserede CAR T-celler var i stand til at mediere antitumoraktivitet mod cellelinjer afledt af cancerhistotyper så forskellige som leukæmi og ovariecancer in vitro samt en patientafledt melanom xenograft-model i NSG-mus. Denne brug af humane receptorer eller ligander som bindingsdomæne af CAR T-celler kan reducere immunogeniciteten af ​​kimære protein-udtrykkende celleterapier, såsom den humane antimuse-reaktivitet observeret i nogle kliniske CAR T-celleundersøgelser på grund af genkendelsen af ​​murine- baseret scFvs.

5. Phospho-antigener

Overflade-phospho-antigener kan også genkendes af cirkulerende T-celler. Denne genkendelse er begrænset til en meget specifik undergruppe af T-celler defineret af ekspressionen af ​​δ TCR'er, der specifikt udtrykker Vδ2 såvel som V9 (V 9Vδ2 T-celler). Disse T-celler genkender phosphoantigener præsenteret af butyrophilin 3A (BTN3A) molekyler [60] eller butyrophilin 2A (BTN2A) [61].

Butryophilin-molekyler er gener, der er nødvendige for stimulering af V 9Vδ2 T-celler af phosphoantigener og er relateret til B7-familien af ​​proteiner, som omfatter costimulerende og co-inhiberende molekyler [62]. Der er tre underfamilier af butyrophilin-molekyler (BTN1, BTN2 og BTN3), hvor den mest homologi eksisterer mellem BTN2A og BTN3A. BTN3A-molekyler har været kontroversielle på den måde, at de præsenterer antigener og stimulerer V 9Vδ2 T-celler. BTN3A er en underfamilie, der består af tre gener: BTN3A1, BTN3A2 og BTN3A3. En nylig undersøgelse definerede vigtigheden af ​​et intracellulært B30.2-domæne, som er en del af BTN3A1. Dette B30.2-domæne viste sig at være det stimulerende domæne for V 9Vδ2 T-celler, efter at det kimært blev tilføjet til BTN3A3, et protein typisk karakteriseret som ikke-stimulerende [63]. Efter indpodning af B30.2-domænet fra BTN3A1 til BTN3A3 var domænet i stand til at stimulere V9Vδ2-T-celler.

δ T-celler er en mindre population af T-celler defineret ved deres forskelle i TCR, der adskiller dem fra T-celler. Disse celler er passende lavet af TCR'er, der indeholder en kæde og en δ-kæde i modsætning til de traditionelle og kæder. V 9Vδ2 T-celler kan, når de aktiveres, udøve en række forskellige effektorfunktioner, herunder drab af inficerede celler [64]. Denne undergruppe af celler udgør 1-5 procent af de samlede cirkulerende T-celler. Men under infektioner øges undergruppen i frekvens til over 50 procent [65]. Denne undergruppe af celler udtrykker ofte CD45RO ved en høj frekvens, hvilket fører til en mere hukommelseslignende fænotype. Dette fører til en mere medfødt-lignende T-celle-respons, i modsætning til en erhvervet effektor-lignende respons. Mens kun 1-5 procent af de samlede T-celler er V 9Vδ2 T-celler, er over 1 ud af 40 samlede hukommelses T-celler V 9Vδ2 T-celler [66]. Denne fænotype gør det muligt for V 9Vδ2 T-celler at målrette et stort antal phosphoantigener i stedet for specifikt at binde til kun én. Ved aktivering med phosphoantigen differentieres V 9Vδ2 T-celler fortrinsvis til en Th1--lignende fænotype, karakteriseret ved høj IFN- og TGF-produktion [67]. De kan dog også induceres i Th2-, Th17- og Treg-populationer i henhold til den cytokinprofil, der præsenteres for dem. For eksempel sker Th2-differentiering med IL-4-stimulering, og Th17-differentiering sker med stimulering med IL-1, IL-23 og TGF [68].

V 9Vδ2 T-celler er kendt for at have både en pro- og anti-immunogen effekt på tumorer. In vitro- og musemodeller er de cytotoksiske mod mange forskellige typer tumorlinjer [69]. Cytotoksisk aktivitet mod tumorer er karakteriseret ved IFN- og TNF-frigivelse samt en stigning i granzym- og perforinproduktion [68]. Imidlertid findes protumoraktivitet også med V9Vδ2 T-celler. V 9Vδ2 T-celler er kendt for at undertrykke CD4 plus T-celleproliferation samt producere antiinflammatoriske cytokiner såsom IL-10, hvilket tyder på, at en population af disse celler har en regulerende eller undertrykkende fænotype [70].

Mens nogle T-celler også er i stand til at målrette phosphoantigener gennem TCR, sker størstedelen af ​​cellulær phosphorylering intracellulært, hvilket sandsynligvis har begrænset forfølgelsen af ​​denne klasse af mål for CAR-udvikling. Emnet for fosforylering på cellemembranen diskuteres. Imidlertid har undersøgelser vist, at ekstracellulær phosphorylering af udskilte kinaser eksisterer [71]. Denne phosphorylering kan føre til biologiske effekter, såsom phosphorylering af receptortyrosinkinasen EphB2, hvilket fører til interaktioner mellem EphB2 og N-methyl-D-asparatreceptorer (NMDAR'er), hvilket igen fører til smerte [72]. Visse typer kræft har også vist en stigning i ekstracellulær fosforylering. En større stigning i lactoproteinkinase (ecto-PKA) er blevet vist i serum fra brystkræftpatienter samt stigninger af PKA, PKC og CK2 i prostasomer i prostatacancer, hvilket kan føre til en stigning i ekstracellulær fosforylering [73] . Hvis disse modifikationer er almindelige, bør ekstracellulære fosfater undersøges som en mulig ny klasse af mål for CAR T-celler. Der eksisterer i øjeblikket ingen undersøgelser, der evaluerer phosphoantigen-specifikke CAR'er.

6. Potentielle mål for CAR T-celler: GlycoRNA

En nylig artikel af Flynn et al. har beskrevet glycosyleret RNA til stede på membranen af ​​forskellige typer celler [74]. GlycoRNA'er transporteres til cellemembranen og kan indeholde sialoglykaner, der kan genkendes af sialinsyrebindende immunoglobulin lectin-type (Siglec) receptorer Siglec-11 og Siglec-14. Siglecs er sarcoglycan-bindende immunreceptorer med roller i hæmningen af ​​immunaktivering, beslægtet med rollen af ​​PD1 i T-celler. Mens identifikationen af ​​glycoRNA er for nylig, bør denne opdagelse fremme undersøgelsen af, om glycoRNA udtrykkes selektivt eller mere rigeligt af tumorceller. Derudover kan CAR-molekyler udvikles til at målrette celleoverflade-RNA og glykogen, hvilket er endnu et eksempel på udvidelsen af ​​målrettede antigener, som CAR-molekyler har tilføjet til den cellulære immunitetsværktøjskasse.

Andre potentielle mål for CAR T-cellebehandlinger er tidligere blevet gennemgået [75,76].

7. Konklusioner

T-celle-genkendelse af forskellige typer biomolekyler er fortsat et vigtigt aspekt af immunologisk forskning. Mens naturligt forekommende T-celler kan genkende mange typer antigener, er deres målretning begrænset til antigenpræsentation på domæner såsom MHC, CD1 og BTN. Tilføjelsen af ​​en kimærisk receptor til T-celler muliggør målretning af membranbundne antigener, som tidligere ikke kunne målrettes af T-celler. CAR T-celler har vist sig at være et effektivt værktøj i kampen mod kræft ved at tillade MHC-uafhængig målretning af tumorspecifikke overflademolekyler. Yderligere forskning fortsætter med at forbedre typerne af mål for CAR T-celler samt forbedre CAR designs.

Forfatterbidrag:

JTK og ADPJ udtænkte konceptet og skrev og redigerede anmeldelsen. Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.

Finansiering:

ADPJ er støttet af forskningsmidler fra Department of Veterans Affairs (IK2 BX00483), Tmunity Therapeutics, Parker Institute for Cancer Immunotherapy, AACR-Lustgarten Foundation, V Foundation og Penn-Hopkins Ovarian Cancer SPORE DRP (NCI P50CA228991).

Udtalelse fra det institutionelle revisionsudvalg:

Ikke anvendelig.

Erklæring om informeret samtykke:

Ikke anvendelig.

Erklæring om datatilgængelighed:

Ikke anvendelig.

Interessekonflikt:

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.

Referencer

1. Hennecke, J.; Wiley, DC T-celle receptor-MHC interaktioner tæt på. Celle 2001, 104, 1-4. [CrossRef]

2. juni, CH; Sadelain, M. Chimeric Antigen Receptor Therapy. N. Engl. J. Med. 2018, 379, 64-73. [CrossRef]

3. Tokarew, N.; Ogonek, J.; Endres, S.; von Bergwelt-Baildon, M.; Kobold, S. At lære en gammel hund nye tricks: Næste generations CAR T-celler. Br. J. Cancer 2019, 120, 26-37. [CrossRef] [PubMed]

4. Huang, R.; Li, X.; Hej.; Zhu, W.; Gao, L.; Liu, Y.; Wen, Q.; Zhong, JF; Zhang, C.; Zhang, X. Nylige fremskridt inden for CAR-T-celleteknik. J. Hematol. Oncol. 2020, 13, 86. [CrossRef]

5. Eyquem, J.; Mansilla-Soto, J.; Giavridis, T.; van der Stegen, SJ; Hamieh, M.; Cunanan, KM; Odak, A.; Gonen, M.; Sadelain, M. Målretning af en CAR til TRAC-locuset med CRISPR/Cas9 forbedrer tumorafstødning. Natur 2017, 543, 113–117. [CrossRef]

6. Hale, M.; Mesojednik, T.; Romano Ibarra, GS; Sahni, J.; Bernard, A.; Sommer, K.; Scharenberg, AM; Rawlings, DJ; Wagner, TA Engineering HIV-resistente, anti-HIV kimære antigenreceptor T-celler. Mol. Ther. 2017, 25, 570-579. [CrossRef]

7. Hamilton, JR; Tsuchida, CA; Nguyen, DN; Genert, BR; McGarrigle, ER; Sandoval Espinoza, CR; Carr, D.; Blaeschke, F.; Marson, A.; Doudna, JA Målrettet levering af CRISPR-Cas9 og transgener muliggør kompleks immuncellekonstruktion. Cell Rep. 2021, 35, 109207. [CrossRef] [PubMed]

8. Irving, M.; Lanitis, E.; Migliorini, D.; Ivics, Z.; Guedan, S. Valg af det rigtige værktøj til genteknologi: Kliniske lektioner fra kimæriske antigenreceptor-T-celler. Hum. Gene Ther. 2021, 32, 1044-1058. [CrossRef] [PubMed]

9. Rangarajan, S.; Mariuzza, RA T-cellereceptorbias for MHC: Co-evolution eller co-receptorer? Cell Mol. Life Sci. 2014, 71, 3059-3068. [CrossRef]

10. Brazin, KN; Mallis, RJ; Das, DK; Feng, Y.; Hwang, W.; Wang, JH; Wagner, G.; Lang, MJ; Reinherz, EL Strukturelle træk ved TCR-mekanotransduktionsapparatet, der fremmer pMHC-diskrimination. Foran. Immunol. 2015, 6, 441. [CrossRef]

11. Roth, DB V(D)J Rekombination: Mekanisme, fejl og troskab. Microbiol. Spectr. 2014, 2, MDNA3-MDNA0041. [CrossRef]

12. Nikolich-Zugich, J.; Slifka, MK; Messaoudi, I. De mange vigtige facetter af T-celle repertoire mangfoldighed. Nat. Rev. Immunol. 2004, 4, 123-132. [CrossRef]

13. Middleton, D.; Menchaca, L.; Rood, H.; Komerofsky, R. New Allele Frequency Database. Vævsantigener 2003, 61, 403-407. [CrossRef]

14. Schmid, BV; Schmid, B.; Ke¸smir, C.; de Boer, RJ Specificiteten og polymorfien af ​​MHC klasse I forhindrer den globale tilpasning af HIV-1 til det monomorfe proteasom og TAP. PLoS ONE 2008, 3, e3525. [CrossRef]

15. Angell, TE; Lechner, MG; Jang, JK; LoPresti, JS; Epstein, AL MHC klasse I-tab er en hyppig mekanisme for immunudslip ved papillær skjoldbruskkirtelkræft, som vendes af interferon- og selumetinib-behandling in vitro. Clin. Cancer Res. 2014, 20, 6034-6044. [CrossRef]

16. Akatsuka, Y. TCR-lignende CAR-T-celler rettet mod MHC-bundne mindre histokompatibilitetsantigener. Foran. Immunol. 2020, 11, 257. [CrossRef] [PubMed]

17. Walseng, E.; Köksal, H.; Sektioglu, IM; Fåne, A.; Skorstad, G.; Kvalheim, G.; Gaudernack, G.; Inderberg, EM; Wälchli, S. En TCR-baseret kimærisk antigenreceptor. Sci. Rep. 2017, 7, 10713. [CrossRef] [PubMed]

18. Akahori, Y.; Wang, L.; Yoneyama, M.; Seo, N.; Okumura, S.; Miyahara, Y.; Amaishi, Y.; Okamoto, S.; Mineno, J.; Ikeda, H.; et al. Antitumoraktivitet af CAR-T-celler rettet mod det intracellulære oncoprotein WT1 kan forstærkes ved vaccination. Blood 2018, 132, 1134-1145. [CrossRef]

19. Cobb, BA; Wang, Q.; Tzianabos, AO; Kasper, DL Polysaccharidbehandling og præsentation ved MHCII-vejen. Cell 2004, 117, 677-687. [CrossRef] [PubMed] 20. Chang, ZL; Lorenzini, MH; Chen, X.; Tran, U.; Bangayan, NJ; Chen, YY Omledning af T-celleresponser på opløselige faktorer med kimære antigenreceptorer. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 317-324. [CrossRef]

21. Sanjabi, S.; Åh, SA; Li, MO Regulering af immunresponset af TGF-: Fra undfangelse til autoimmunitet og infektion. Cold Spring Harb. Perspektiv. Biol. 2017, 9, a022236. [CrossRef] [PubMed]

22. Wagner, J.; Wickman, E.; Shaw, TI; Anido, AA; Langfitt, D.; Zhang, J.; Porter, SN; Pruett-Miller, SM; Tillman, H.; Krenciute, G.; et al. Antitumoreffekter af CAR T-celler omdirigeret til EDB-splejsningsvarianten af ​​fibronectin. Cancer Immunol. Res. 2021, 9, 279-290. [CrossRef]

23. Xie, YJ; Dougan, M.; Jailkhani, N.; Ingram, J.; Fang, T.; Kummer, L.; Momin, N.; Pishesha, N.; Rickelt, S.; Hynes, RO; et al. Nanobody-baserede CAR T-celler, der retter sig mod tumormikromiljøet, hæmmer væksten af ​​solide tumorer i immunkompetente mus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2019, 116, 7624–7631. [CrossRef]

24. Moody, DB; Besra, GS Glycolipid-mål for CD1-medierede T-celle-responser. Immunology 2001, 104, 243-251. [CrossRef]

25. Sieling, PA; Chatterjee, D.; Porcelli, SA; Prigozy, TI; Mazzaccaro, RJ; Soriano, T.; Bloom, BR; Brenner, MB; Kronenberg, M.; Brennan, PJ CD1-begrænsede T-celle-genkendelse af mikrobielle lipoglycan-antigener. Science 1995, 269, 227-230. [CrossRef]

26. Zajonc, DM; Kronenberg, M. CD1-medieret T-celle-genkendelse af glycolipider. Curr. Opin. Struktur. Biol. 2007, 17, 521-529. [CrossRef] [PubMed]

27. Zeng, Z.; Castaño, AR; Segelke, BW; Stura, EA; Peterson, PA; Wilson, IA Krystalstruktur af mus CD1: En MHC-lignende fold med en stor hydrofob bindingsrille. Science 1997, 277, 339-345. [CrossRef]

28. Schönrich, G.; Raftery, MJ CD1-Begrænsede T-celler under vedvarende virusinfektioner: "Sympathy for the Devil". Foran. Immunol. 2018, 9, 545. [CrossRef]

29. Sacchettini, JC; Gordon, JI Rotteintestinalt fedtsyrebindende protein. Et modelsystem til at analysere de kræfter, der kan binde fedtsyrer til proteiner. J. Biol. Chem. 1993, 268, 18399-18402. [CrossRef]

30. Vincent, MS; Gumperz, JE; Brenner, MB Forståelse af funktionen af ​​CD1-begrænsede T-celler. Nat. Immunol. 2003, 4, 517-523. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com