揭秘:焦亡與CAR-T療法中細(xì)胞因子風(fēng)暴

欄目:最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2020-05-28
細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS),也就是常說(shuō)的細(xì)胞因子風(fēng)暴,是CAR-T療法的一個(gè)常見副作用......

    作為新發(fā)現(xiàn)的一種程序性死亡方式,焦亡備受科研界關(guān)注。細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS),也就是常說(shuō)的細(xì)胞因子風(fēng)暴,是CAR-T療法的一個(gè)常見副作用。近日,一篇發(fā)表在Science Immunology的文章闡述了CRS的發(fā)生機(jī)制,首次將焦亡與CRS聯(lián)系在一起,開拓了焦亡研究的新世界。

技術(shù)路線:


結(jié)果:
1.CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡

    從B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血?。˙-ALL)患者分離的白血病細(xì)胞與識(shí)別CD19的CAR-T細(xì)胞孵育時(shí),白血病細(xì)胞的活力減弱,而人表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)特異的CAR T細(xì)胞沒(méi)有這種作用。腫瘤細(xì)胞有腫脹的外觀,質(zhì)膜產(chǎn)生大氣泡,超過(guò)30%的CD19+ B白血病細(xì)胞是PI+,在上清液中存在高水平的LDH,提示CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)CD19+ B白血病細(xì)胞發(fā)生焦亡。CAR-T細(xì)胞對(duì)CD19+ Raji和NALM-6白血病細(xì)胞中有相同影響。開發(fā)一種原子力顯微鏡(AFM)技術(shù)可視化細(xì)胞膜中孔的形成,觀察到與CAR-T細(xì)胞共培養(yǎng)后B白血病細(xì)胞膜上形成了許多孔。這些結(jié)果表明,CAR-T細(xì)胞療法可誘導(dǎo)靶腫瘤細(xì)胞焦亡。


2.CAR T細(xì)胞激活GSDME介導(dǎo)靶細(xì)胞焦亡
    GSDME在CD19+ B細(xì)胞惡性腫瘤中普遍表達(dá),GSDME的活性形式為腫瘤細(xì)胞中的CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)。在四種類型的靶細(xì)胞敲GSDME,發(fā)現(xiàn)GSDME缺乏廢除CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的焦亡,過(guò)表達(dá)GSDME增加靶細(xì)胞的焦亡,表明GSDME介導(dǎo)CAR-T細(xì)胞觸發(fā)的腫瘤細(xì)胞焦亡。GSDME過(guò)表達(dá)載體轉(zhuǎn)移到GSDME缺陷的腫瘤細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)GSDME重新表達(dá)恢復(fù)了CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡,突變GSDME的重新表達(dá)不能恢復(fù)焦亡。這些結(jié)果表明,CAR-T細(xì)胞可以調(diào)節(jié)GSDME誘導(dǎo)靶細(xì)胞焦亡。


3.CAR-T細(xì)胞釋放的granzyme B激活GSDME
    caspase 3裂解在共同孵育的腫瘤細(xì)胞中裂解并激活,添加caspase 3抑制劑抑制GSDME裂解并預(yù)防腫瘤細(xì)胞焦亡。發(fā)現(xiàn)GSDME敲除并沒(méi)有影響caspase 3激活,表明GSDME作用在caspases 3下游。從T細(xì)胞溶質(zhì)釋放的granzyme B是一種將caspase 3和caspase 7激活的效應(yīng)分子。抑制CAR-T細(xì)胞中的granzyme B阻斷了腫瘤細(xì)胞中caspase 3和caspase 7激活從而抑制焦亡。穿孔素孔形成允許granzyme B進(jìn)入靶細(xì)胞的胞漿,穿孔素敲低阻止了caspase 3和caspase 7的激活,GSDME的裂解以及隨后的焦亡。這些結(jié)果表明CAR-T細(xì)胞釋放穿孔素形成孔,導(dǎo)致granzyme B進(jìn)入靶腫瘤細(xì)胞,導(dǎo)致激活GSDME和細(xì)胞焦亡。


4.對(duì)靶細(xì)胞的優(yōu)異親和力對(duì)CAR-T細(xì)胞引發(fā)焦亡至關(guān)重要
    構(gòu)建了人類CD19識(shí)別小鼠CAR(hCD19-mCAR)和表達(dá)人CD19或人HER2的B16黑色素瘤細(xì)胞,將hCD19-mCAR T細(xì)胞與CD19-B16細(xì)胞一起孵育引起焦亡,人HER2的B16未焦亡。hCD19-mCAR T細(xì)胞與hCD19-B16細(xì)胞共培養(yǎng)后,釋放更多穿孔素/granzyme B,引起高水平的GSDME裂解,GSDME基因敲除消除了CAR-T細(xì)胞對(duì)CD19-B16細(xì)胞的焦亡。添加穿孔素/ granzyme B進(jìn)入培養(yǎng)基導(dǎo)致B16焦亡。研究CD19-CAR中的共同信號(hào)域是否調(diào)節(jié)靶細(xì)胞焦亡。CD3-CAR T細(xì)胞對(duì)減細(xì)胞影響小,不誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡,另外發(fā)現(xiàn)具有不同共同信號(hào)域的CD19-CAR T都鞥誘導(dǎo)CD19-B16細(xì)胞焦亡。這些結(jié)果表明腫瘤抗原親和力和共同信號(hào)域賦予CAR T釋放大量穿孔素/粒酶引起焦亡的能力。


5.靶細(xì)胞焦亡刺激巨噬細(xì)胞釋放CRS相關(guān)細(xì)胞因子
    共培養(yǎng)(CD19-CAR T細(xì)胞和NALM-6,Raji或原代B白血病細(xì)胞)上清液處理健康捐獻(xiàn)者外周血單核細(xì)胞,觀察到IL-1β和IL-6釋放,表明CRS可以被腫瘤細(xì)胞焦亡的產(chǎn)物觸發(fā)。將CD19或HER2-CAR T細(xì)胞與GSDME-/-靶細(xì)胞共培養(yǎng),上清液不能刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β或IL-6。焦亡細(xì)胞上清液能活化巨噬細(xì)胞中Caspase 1,活化GSDMD,導(dǎo)致IL-1β和其他促炎因子的釋放,而GSDME基因敲除組上清液不能。敲低GSDMD或caspase 1消除了巨噬細(xì)胞中IL-1β和IL-6的上調(diào)。表明腫瘤細(xì)胞的焦亡激活了GSDMD介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中的炎癥途徑,導(dǎo)致釋放CRS相關(guān)的細(xì)胞因子。


6.CAR T細(xì)胞療法通過(guò)GSDME介導(dǎo)的焦亡誘導(dǎo)CRS 
    誘導(dǎo)CRS小鼠模型,與人類CRS非常相似的反應(yīng)(高燒、體重減輕和急性蛋白如淀粉樣蛋白A3、IL-1β和IL-6水平升高)。 但是,注射GSDME-/-Raji或NALM-6細(xì)胞消除了CRS癥狀,預(yù)防CRS相關(guān)死亡率。在接受CAR T細(xì)胞治療的小鼠中,腹膜巨噬細(xì)胞caspase 1和GSDMD的激活,IL-1β、IL-6和SAA的上調(diào)。巨噬細(xì)胞耗竭或caspase 1抑制劑給藥預(yù)防了與CAR T細(xì)胞相關(guān)的CRS。原發(fā)性B-ALL白血病細(xì)胞中普遍表達(dá)GSDME,較高水平的GSDME與更嚴(yán)重的的CRS相關(guān),高CRS患者血液中LDH水平較高,LDH水平與CRS的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。這些結(jié)果表明, CAR T細(xì)胞療法誘導(dǎo)B白血病細(xì)胞焦亡可觸發(fā)患者的CRS。

總結(jié):
    1. CAR T細(xì)胞通過(guò)顆粒酶B/GSDME導(dǎo)致細(xì)胞焦亡;
    2.在CAR T細(xì)胞治療期間腫瘤細(xì)胞的焦亡可觸發(fā)CRS。