一劑科學(xué) | 披荊斬棘的CAR-T細胞戰(zhàn)士，是否也能修復(fù)你日漸僵硬的心?？

在被稱為CAR-T細胞療法的前沿癌癥治療方法中，患者的一些免疫細胞被提取并改造表達“CAR”受體，使細胞能夠鎖定并破壞癌細胞。通過在小鼠身上開發(fā)的一種新方法，現(xiàn)在研究人員可以在體內(nèi)制造CAR-T細胞，而無需抽取和重新輸注細胞，然后用于治療一種和癌癥完全不同的疾病。

在小鼠中，產(chǎn)生的CAR-T細胞靶向一種被稱為成纖維細胞的傷口愈合細胞，從而減少了心臟疤痕組織的形成。相關(guān)的論文結(jié)果發(fā)表于《Science（科學(xué)）》雜志上。

論文封面

01：另辟蹊徑

由于心臟無法再生失去的細胞，因此在心臟病發(fā)作或其他心臟損傷后，心臟成纖維細胞會形成一種疤痕，這對于維持心臟結(jié)構(gòu)及其泵血能力至關(guān)重要。然而，過多的纖維化疤痕也會使心臟變得僵硬并影響心臟功能，這種疤痕是大多數(shù)心臟病的特征，會使心臟功能喪失，最終則可能會到達導(dǎo)致每年80萬人死亡的心臟疾病終局——心力衰竭。

嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法是一種治療癌癥的新方法。研究人員提取患者的 T 細胞并對其進行改造，使其呈遞能夠識別癌細胞上特定互補抗原的受體。然后，將這些T細胞輸回患者體內(nèi)，以追蹤并殺死癌細胞。自2017年以來，CAR-T細胞作為治療藥物已被批準用于一些白血病和淋巴瘤，目前還有許多針對實體瘤的臨床試驗正在進行中。

此前的臨床應(yīng)用已多次證明，CAR-T細胞療法可以有效精準地殺滅癌細胞

賓夕法尼亞大學(xué)的黑格（Haig Aghajanian）認為，如果T細胞可以被設(shè)計為殺死某些癌細胞，那么它們也應(yīng)該能被設(shè)計為攻擊導(dǎo)致心臟僵硬和失去功能的細胞?！叭绻覀兛梢韵┯残呐K中的成纖維細胞，也許能讓僵硬的心臟更好地泵血，”黑格說。

黑格和喬納森（Jonathan Epstein）先使用傳統(tǒng)的方法在體外設(shè)計了CAR-T細胞，以靶向成纖維細胞活化蛋白（FAP），這是活化成纖維細胞上的一種表面抗原。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在患有心臟損傷的小鼠中，CAR-T細胞成功靶向殺傷活化的成纖維細胞并減少心臟纖維化。

FAPCAR-T細胞靶向心臟成纖維細胞的實驗示意圖

三組小鼠心臟冠狀切片。纖維化部分被染為紅色

然而，體外改造的CAR-T細胞在轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)后會持續(xù)存在數(shù)月。傷口的愈合需要活化的成纖維細胞，因此“如果針對成纖維細胞的CAR-T細胞持續(xù)存在，這會提高未來受傷的風(fēng)險，”分子生物學(xué)家哈米德（Hamideh Parhiz）說。

02：適時收刀

為了生產(chǎn)出只在體內(nèi)短暫活躍的CAR-T細胞，黑格和喬納森與專門從事納米藥物靶向遞送研究的德魯（Drew Weissman）合作，利用了在新冠疫苗中已經(jīng)成功應(yīng)用的mRNA技術(shù)。

注射的mRNA讓小鼠體內(nèi)的T細胞自己產(chǎn)生嵌合抗原受體（CAR），靶向成纖維細胞上的FAP。與基于 mRNA的新冠疫苗類似，mRNA被包裹在脂質(zhì)納米顆粒中。研究人員通過用抗CD5（一種由T細胞天然表達的受體）的抗體修飾這些納米顆粒，將這些納米顆粒靶向T細胞。T細胞吸收mRNA并將其翻譯成FAPCAR，但由于mRNA并不穩(wěn)定，導(dǎo)致這種FAPCAR的生產(chǎn)只是暫時的?！霸冢ㄖ|(zhì)納米顆粒）注射后大約24到48小時，我們可以在小鼠中發(fā)現(xiàn)15%~22%的FAPCAR陽性T細胞……然后水平逐漸下降，注射一周后， 已經(jīng)找不到任何FAPCAR受體的表達?！?/p>

為了測試體內(nèi)產(chǎn)生的CAR-T細胞的工作情況，研究人員向小鼠注入血管緊張素II和去氧腎上腺素以誘導(dǎo)高血壓。在纖維化發(fā)生一周后，研究小組給小鼠注射了含有mRNA的脂質(zhì)納米顆粒。兩周后對小鼠進行超聲心動圖評估，與心臟纖維化但未用CAR-T細胞治療的對照組小鼠相比，它們的心臟功能有所改善。研究人員觀察小鼠的心臟組織，發(fā)現(xiàn)心室中的疤痕組織減少了，CAR-T治療組與健康對照組幾乎難以區(qū)分。只有血管周圍的疤痕組織還持續(xù)存在，因為造成這種血管纖維化的成纖維細胞不表達本次CAR-T細胞的目標FAP。

小鼠心臟纖維化三周，治療兩周后分析各項心臟能力

小鼠經(jīng)組合后的M型超聲心動圖

“使用這種方法來靶向和重編程免疫細胞代表了心血管醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新應(yīng)用，并為開發(fā)新療法開辟了令人興奮的機會，”科羅拉多大學(xué)的心臟研究人員羅納德（Ronald Vagnozzi）和蒂莫西（Timothy McKinsey）評價道。

03：應(yīng)用展望

分子生物學(xué)家杰弗里（Jeffery Molkentin）提到，這種方法“具有開創(chuàng)性，因為它是一種全新的治療應(yīng)用思考模式，將T細胞重定向來控制其他異常細胞的數(shù)量。顯然，CAR-T技術(shù)對癌癥治療意義重大，但還只是個引子?！?/p>

哈米德成立了一家公司來開發(fā)一個用于重編程免疫細胞的平臺，其目標是開發(fā)已有的CAR-T細胞療法——而且不必為個體患者量身定制。哈米德說，從長遠來看，mRNA 還可用于重新編程其他細胞類型，以實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。例如，可以靶向mRNA重新編程內(nèi)皮細胞，這可用于治療急性呼吸窘迫綜合征等損傷，這也是一種危及生命的肺部疾病，會由外傷、新冠肺炎等引起。

對于使用CAR-T細胞治療心臟病，杰弗里警告說：“在人體環(huán)境中，尚不清楚小鼠試驗是否足夠告訴我們使用FAPCAR-T的長期后果”，包括CAR的潛在脫靶效應(yīng)，這可能需要進一步進行臨床試驗。 而羅納德和蒂莫西則指出，在這項研究中，CAR-T細胞療法被應(yīng)用疾病過程的早期。“重要的是要看看這種方法是否可用于治療患有嚴重、穩(wěn)定疤痕的心臟，或其他在治療前纖維化可能已經(jīng)持續(xù)數(shù)年的心臟病。” 他們指出，其中一個問題是從心臟中去除成纖維細胞具體會如何改變疤痕組織和心臟功能，因為“細胞外基質(zhì)的細微變化也會對心臟的收縮和放松產(chǎn)生重大影響。

然而，杰弗里強調(diào)這種方法一定是“開創(chuàng)先河”，即：允許使用CAR-T細胞進行臨時治療?！霸诙虝r間，它仍然會像藥物一樣發(fā)揮作用。它產(chǎn)生的效果不會是不可逆的，但可以多次使用。”

可以預(yù)見，在經(jīng)過這種CAR-T技術(shù)的“修剪”后，再結(jié)合干細胞對心肌細胞的再生作用，或許會產(chǎn)生對治療心臟疾病的巨大醫(yī)療價值。不論如何，至少這場由CAR-T細胞技術(shù)參與的“免疫?命”的影響，很可能會超出腫瘤學(xué)，影響?類發(fā)病率和死亡率的最高的疾病之?——?臟病，這就已經(jīng)足夠撼動醫(yī)療方式的格局了。

參考資料：

[1] Rurik J G, Tombácz I, Yadegari A, et al. CAR T cells produced in vivo to treat cardiac injury[J]. Science, 2022, 375(6576): 91-96.

[2] Aghajanian H, Kimura T, Rurik J G, et al. Targeting cardiac fibrosis with engineered T cells[J]. Nature, 2019, 573(7774): 430-433.

[3] Ghosh A K, Chen D H, Guha A, et al. CAR T cell therapy–related cardiovascular outcomes and management: systemic disease or direct cardiotoxicity?[J]. JACC: CardioOncology, 2020, 2(1): 97-109.

排版：原能細胞-EAIS

編譯：原能細胞-EAIS

監(jiān)制：原能細胞-Julie