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行业观点 | 体内制造CAR-T疗法在非人灵长类动物中的数据披露

2024-07-15    行业资讯


CAR- T细胞疗法已证明在治疗 B 细胞恶性肿瘤方面具有变革性功效,然而,高成本和制造复杂性阻碍了它们的广泛使用。除此之外还需要进行淋巴细胞清除化疗来支持CAR T细胞植入,往往会导致严重的不良反应。因此,科研人员尝试开发直接在体内进行基因工程改造,并生成CAR-T细胞的方法,希望能克服自体CAR-T细胞治疗的限制。


2024年6月,《blood》发表了题为“In vivo CAR T-cell generation in non-human primates using lentiviral vectors displaying a multi-domain fusion ligand”的文章。该研究开发了一种能够在体内产生CAR T细胞的慢病毒载体——VivoVec平台,能够以多结构域融合蛋白的形式将T细胞激活和共刺激信号整合到VivoVec颗粒 (VVP) 的表面,并显示出增强的体内转导和改进的CAR-T细胞抗肿瘤功能。在没有化疗清淋的情况下,将VVP注射到非人类灵长类动物中,大量生成抗CD20 CAR T细胞,并在超过10周的时间内完全消除B细胞。“细胞知聊”本期为您带来相关内容介绍。

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VivoVec™平台的设计与生产:


使用第三代慢病毒载体,通过瞬时转染五种质粒(gagpol、rev、cocal、MDF和payload)到HEK 293T细胞中生产VivoVec™粒子。将多域融合蛋白(MDF)表达在病毒粒子表面,MDF蛋白由以下部分组成:CD58和CD80提供共刺激信号;抗CD3单链可变片段(scFv)用于特异性结合和激活T细胞。VivoVec™粒子通过淋巴结内注射递送到动物体内,激活T细胞,将CAR基因转导进T细胞生成CAR T细胞,使得T细胞能够特异性识别和杀伤肿瘤细胞。

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结果:



携带CD80和CD58的VVP可产生更多数量的CAR T细胞,并具有增强的体外和体内抗肿瘤功能


研究人员首先假设共刺激分子CD80和CD58,可以增强T细胞的激活和初始诱导,从而生成具有改进抗肿瘤功能的CAR T细胞。为了验证这假设,研究团队设计了包含或不包含CD80和CD58的VVPs,在体外实验中,将生产的VivoVec™粒子添加到未刺激的健康供体的PBMCs中进行培养,结果发现,添加共同刺激分子的VVPs显著增强了T细胞的短期激活,并提高了VVPs与T细胞的结合能力。

此外,含有共同刺激分子的VVPs生成的CAR T细胞总数量更多,表达更多与记忆T细胞相关的CCR7和CD27,在与Nalm6肿瘤细胞共同培养时,含有共同刺激分子的CAR T细胞产生了更高水平的IL-2和TNF-α,并且在重复抗原暴露的情况下,显示出更好的肿瘤细胞控制能力;

在体内实验中,使用PBMC人源化的NSG MHCI/II KO小鼠模型,将Nalm6肿瘤细胞静脉注射到小鼠体内,然后腹腔注射人PBMCs。次日,小鼠被分组接受不同剂量的VVPs,驱动CD19 CAR表达,结果显示注射含有共同刺激分子的VVPs后,小鼠体内的T细胞激活显著增强,且呈剂量依赖性。注射VVPs 11天后,血液中的CAR T细胞频率显著增加,并且在较低剂量下表现出更好的肿瘤控制效果。

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Fig1:携带CD80和CD58的VVP可产生更多数量的CAR T细胞,有增强抗肿瘤功能



包含共刺激分子的多结构域融合蛋白增强 T 细胞活化和转导


与含有单独的共刺激分子和单独的抗CD3 scFv的颗粒相比,表达MDF蛋白的VVP(MDF VVP)表现出与T细胞的更强结合(图 2A),并导致更高的T细胞CD25表达(图 2B),而不会引起颗粒诱导的细胞因子产生增加。而且MDF VVP在体外更有效地生成CAR T细胞,特别是在低感染复数 (MOI) 的情况下(图 2C)。使用MDF VVP生成的CAR T细胞具有相当的CCR7和CD27记忆细胞标记物表面表达,在与Nalm6肿瘤细胞 共培养后产生更多的IL-2和TNF-α(图 2D),表明MDF VVP生成的CAR T细胞可能更具功能性。这些数据表明,MDF VVP 在体外更有效地生成CAR T细胞,并具有增强的抗肿瘤功能。

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Fig2:包含共刺激分子的多结构域融合蛋白增强 T 细胞活化和转导



MDF VVP在人源化小鼠白血病模型中表现出增强的体内功能


研究团队使用NSG MHCI/II KO小鼠模型验证MDF VVP体内抗肿瘤功能。与体外观察结果一致,与抗CD3 scFv和单独共刺激配体的VVP相比,MDF VVP在激活血液中T细胞方面表现出更强的效果(图 3A)。第 11 天,含有MDF的VVP生成的CAR总体数量更高(图 3B)。使用生物发光Nalm6肿瘤细胞随时间测量肿瘤负荷。虽然两种类型的vvp都能实现肿瘤控制,但MDF VVP在原发肿瘤清除和总体生存方面表现稍好(图 3C 和 3D)。这在10x10^6转导单位(TU)的较低剂量下尤其明显,其中用MDF VVP治疗的动物的中位生存期为90.5天,而单个共刺激分子的VVP的中位生存期为62天(图 3D)。值得注意的是,在 50x10^6 TU的较高剂量下,MDF VVP 治疗的动物在研究期间实现了100%的存活(图 3D)。综上所述,这些数据表明,在人源化小鼠白血病模型中,相对于表达抗CD3 scFv和单独共刺激配体的VVP,展示MDF蛋白的VVP具有更优异的抗肿瘤功效。

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Fig3:MDF VVP 在人源化小鼠白血病模型中表现出增强的体内功能



淋巴结内注射MDF VVP可在非人灵长类动物中诱导有效且长期的B细胞耗竭


人源化小鼠模型有其局限性,不能包括动物的全部免疫系统,特别是完全缺乏正常发育的次级淋巴组织,并且对异种移植物抗宿主病敏感。为此研究团队在猕猴中开发了一个非人类灵长类动物(NHP)模型,在体内实验中,将NHP MDF VVPs携带的抗CD20 CAR以不同剂量通过淋巴结注射的方式注入四只动物体内。结果显示,在三只动物中,NHP MDF VVPs显著激活了T细胞,并生成了大量的CAR T细胞(分别为0.6, 3.9和11.2 cells/uL),导致B细胞在7天内消失,并在三只动物中持续消失长达76天。其中一只动物在第49天时,随着B细胞的重新出现,血液中的CAR T细胞数量也显著增加,显示出可能的记忆CAR T细胞生成。研究还观察到了与CAR T细胞相关的细胞因子释放综合症(CRS)和轻微的神经毒性症状,如震颤和短暂的癫痫活动,这些症状在使用托珠单抗和阿那白滞素后得到缓解。研究未发现明显的肝毒性,除了在一只动物的第1天出现的短暂ALT和AST升高外。最终,通过尸检和ddPCR分析,研究发现CAR转基因主要分布在注射的和相邻的淋巴结中,RNA原位杂交实验显示CAR转基因少量存在于脾脏、骨髓和肺中。这些数据表明,通过淋巴结注射的VivoVec在免疫健全的非人灵长类动物中有效生成了功能强大的CAR T细胞,无需化疗清淋,能够实现长达76天的B细胞耗竭。

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Fig4:淋巴结内注射 MDF VVP 可在非人灵长类动物中诱导有效且长期的 B 细胞耗竭



结论:


表达 T 细胞激活和共刺激分子 (VivoVec) 的慢病毒载体可在体内产生CAR T细胞,无需进行淋巴细胞清除,此外在非人类灵长类动物中施用VivoVec可在体内产生抗 CD20 CAR T细胞,导致 B 细胞长时间完全耗竭。



信息来源:细胞知聊 官微


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