近日,中南大學湘雅二醫院彭宏凌教授、傅征博士、北京協和醫院蘇州系統醫學研究所單強研究員、路易斯安那州立大學黃偉姍研究員,以及鎂伽科技等團隊在醫學權威期刊《臨床研究雜志》(Journal of Clinical Investigation)上發表了一項創新性研究成果——“IL-2-inducible T cell kinase deficiency sustains chimeric antigen receptor T cell therapy against tumor cells”。該研究發現,IL-2誘導T細胞激酶(ITK)可以作為基因敲除或抑制的靶點,通過敲除或抑制ITK,促進CAR-T細胞的體內存活,從而更有效地控制腫瘤復發。此項研究為開發更具持久性的CAR-T細胞療法提供了新的潛在策略。

嵌合抗原受體T細胞療法(CAR-T)作為一種突破性的細胞免疫療法,已廣泛應用于治療白血病等多種癌癥。目前,已有10種CAR-T產品獲得臨床治療批準。盡管CAR-T療法在白血病治療中取得了顯著療效,但其在臨床實踐中仍面臨諸多挑戰,尤其是腫瘤復發問題。腫瘤微環境中T細胞的衰竭及CAR-T細胞在體內的短暫存活是影響療效的主要障礙之一。

圖1. CRISPR/Cas9基因編輯技術敲除ITK輕微地影響了CD19-CAR-T細胞的體外殺傷能力ITK(IL-2誘導T細胞激酶)主要在T細胞中表達,是T細胞受體(TCR)信號通路下游的關鍵調節因子,負責調控TCR信號的強度,進而影響T細胞的活化和分化。慢性TCR活化會導致T細胞衰竭,而通過抑制或敲除ITK,可以有效減緩T細胞衰竭,已在小鼠模型中獲得成功。然而,ITK在CAR-T細胞抗腫瘤活性中的作用尚未完全闡明。在本研究中,研究團隊結合CRISPR/Cas9基因編輯技術及多種體外和體內CAR-T細胞治療模型,深入探討了ITK缺失在CD19-CAR-T細胞中的功能和作用機制。研究發現,ITK缺失不僅不影響CAR-T細胞的體外殺傷功能(圖1),還顯著提高了CAR-T細胞的長期存活(圖2),減少了細胞凋亡,并增強了增殖能力。

圖2. ITK缺失促進了CD19-CAR-T細胞在體外的長期擴增。T細胞在被激活和快速擴增之后,會進入一個急劇收縮的階段(contraction phage)。研究團隊發現,ITK缺失之后的CAR-T細胞的仍能在體外顯著存活更長時間(圖2)。進一步的研究結果表明,ITK缺失后的CAR-T細胞的長期凋亡減少,而增殖能力較野生型的CAR-T細胞更強(圖2)。

圖3. Bulk RNA測序和單細胞測序揭示ITK對CAR-T細胞在轉錄水平的調控作用。進一步的研究表明,ITK敲除后的CAR-T細胞在轉錄水平上發生了顯著變化。Bulk RNA測序和單細胞測序顯示,ITK敲除可顯著降低T細胞衰竭相關分子(如LAG-3)的表達,并增強T細胞記憶相關分子的表達(如TCF7、KLF2、CD127等)(圖3)。這些結果表明,ITK敲除可以減少CAR-T細胞的耗竭,促進記憶型CAR-T細胞的產生。

圖4. 體外實驗表明ITK敲除可以降低CAR-T細胞耗竭以及促進T細胞記憶。體外實驗表明,ITK敲除可以顯著降低CAR-T細胞中耗竭分子的表達,并且促進記憶型CAR-T細胞的形成(圖4)。

圖5. MEC1慢性淋巴性白血病動物實驗表明ITK敲除可增強CD19-CAR-T細胞在體內的擴增和長期持久性。在體內動物腫瘤模型的實驗中,研究團隊進一步驗證了ITK缺失對正常人來源的T細胞制備的CAR-T細胞存活和抗腫瘤效果的影響。在慢性淋巴性白血病(MEC1)模型中,ITK敲除的CAR-T細胞表現出更少的衰竭細胞和更多的記憶細胞,并能有效清除腫瘤(圖5)。這些結果表明,ITK缺失有助于降低CAR-T細胞衰竭,并增強其在體內的存活和長期抗腫瘤活性。

圖6. Raji急性淋巴性白血病動物實驗表明ITK敲除后CAR-T細胞可以更好控制腫瘤的復發。在急性淋巴性白血病(Raji)模型中,ITK敲除的CAR-T細胞不僅能夠更好地控制腫瘤復發,還顯著提高了小鼠的生存率(圖6)。這些實驗結果表明,ITK缺失顯著延長了CAR-T細胞的體內存活時間,進一步降低了腫瘤復發的風險。此外,研究團隊還在慢性淋巴性白血病患者來源的T細胞中驗證了ITK抑制的效果。結果發現,ITK抑制不僅可以減少患者來源T細胞的衰竭,還能促進CAR-T細胞記憶功能的增強(圖7)。在進一步的實驗中,研究團隊將慢性淋巴性白血病患者來源的T細胞進行ITK敲除,并注射到MEC1慢淋腫瘤動物模型中。結果顯示,野生型慢淋患者T細胞制備的CAR-T細胞未能長期有效地控制MEC1腫瘤,而ITK敲除的患者T細胞制備的CAR-T細胞則能更好地、持續地控制腫瘤,并顯著改善小鼠的長期生存率。ITK缺失的CD19-CAR-T細胞在控制腫瘤復發方面表現出色,進一步實現了更持久的治療效果。

圖7. 來源于慢性淋巴性白血病(CLL)患者的CD19-CAR-T細胞中,ITK缺失減輕了衰竭并促進了記憶表型的形成(體外實驗)。

圖8. 來源于慢性淋巴性白血病(CLL)患者的ITK缺失CAR-T細胞改善了體內對腫瘤復發的控制(體內動物實驗)。綜上所述,ITK的敲除或抑制可以顯著減少CAR-T細胞的衰竭,促進記憶性CAR-T細胞的形成,從而延長CAR-T細胞在體內的存活時間,并最終提高腫瘤治療效果。該研究表明,ITK敲除作為CAR-T細胞生產中的一種潛在策略,有助于開發更持久、更具功能性的CAR-T細胞療法。這一策略尤其有望改善T細胞功能較差的患者以及腫瘤復發患者的治療效果。
論文鏈接:https://www.jci.org/articles/view/178558