艾滋病研究重大进展！Cell 揭示新型 CAR-T 免疫疗法可在 48 小时内杀死潜伏 HIV！

2019-11-13

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CAR-T 疗法，嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法，英文全称 Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，是一种治疗某些肿瘤的新型精准免疫靶向疗法。

CAR-T 中的 T 是指 T 细胞或称为 T 淋巴细胞，来源于机体骨髓造血干细胞，在胸腺中成熟后迁移至血液、淋巴和周围组织器官，发挥免疫功能。

通过基因工程和蛋白修饰技术，使 T 细胞携带定位装置 CAR（肿瘤嵌合抗原受体），即 CAR-T 细胞。CAR-T 细胞可特异性识别体内肿瘤细胞，并通过免疫效应释放多种效应因子，实现对肿瘤细胞的高效特异性杀伤。

目前，虽然在治疗过程中仍然存在包括细胞因子释放综合征在内的副作用，CAR-T 在血液肿瘤的治疗中仍有极大的临床价值。同时，由于实体瘤的复杂肿瘤微环境，CAR-T 与其接触范围大大受限，导致 CAR-T 疗法在实体瘤治疗中的效果甚微。

2019 年 10 月 24 日，Cell 杂志发表了一篇题目为《Attacking Latent HIV with convertible CAR-T Cells, a Highly Adaptable Killing Platform》的文章。

图片来源：cell

研究人员巧妙设计了一种基于细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）的通用 convertible CAR-T 细胞平台，在配备抗 HIV 抗体的情况下可有效杀死血液、扁桃体或脾脏中被 HIV 感染的 CD4 +T 细胞。

对接受抗逆转录病毒疗法的 HIV 感染者血液标本，convertible CAR-T 细胞可在 48 小时内杀死 50%- 60% 的 HIV 潜伏性储存库。

MicAbody 和 convertible CAR-T 细胞

MicAbody/convertible CAR-T 平台构建

图片来源：论文原文

NK 细胞和细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）应激时会天然表达一种名为 NK 细胞活化性受体（NKG2D）的受体。

可溶性 MHCⅠ 类分子相关蛋白 A（MICA）是最早被发现的能和 NKG2D 结合的配体，是一种在人 MHC 基因中表达的非经典的 Ⅰ 类分子，可和多种淋巴细胞亚群结合。

广泛中和抗体（bNAb）和 α1 -α2 结构域连接形成的结构称为 MicAbody。通过对 convertible CAR-T 细胞进行修饰和改造，使 T 细胞在其表面表达被最小修饰的人类受体蛋白 NKG2D。

MicAbody/convertible CAR-T 平台构建的核心原理在于 NKG2D 与 MICA/ULBP 配体通过 α1 -α2 结构域结合。

酶联免疫吸附试验、荧光和流式细胞多层面验证结果表明 convertible CAR-T 通过 MicAbody 特异性结合突变的 NKG2D，对野生型 NKG2D 无亲合力。

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将感染 HIV-GFP 的细胞与 convertible CAR-T 细胞和 MicAbody 联合培养，通过测定 CD3 +/CD8 -GFP 活细胞数量，评估 convertible CAR-T 对 HIV 感染细胞的杀伤作用研究结果表明，convertible CAR-T 细胞能识别并有效杀灭感染 HIV 病毒的原代细胞。

流式细胞筛选 convertible CAR-T 细胞的设门策略

图片来源：论文原文

为验证 convertible CAR-T 的杀伤效率，研究人员应用 HIV- 1 CCR5 (R5) 病毒 (BaL/GFP) 感染细胞，结果表明对 HIV 感染细胞的杀伤效率与 convertible CAR-T 数量相关，与 HIV Env 蛋白 - 特异性 MicAbody 无关。

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应用 R5 tropic HIV- 1 (BaL) 和 X4 tropic HIV- 1 (NL4 - 3) 感染扁桃体细胞，检测 HIV - 特异性 MicAbody 对 convertible CAR-T 杀伤 HIV 感染细胞的作用。

结果表明，仅在配备 HIV Env 蛋白 - 特异性 MicAbody 的情况下，convertible CAR-T 才能有效杀死扁桃体中 HIV 感染细胞。

图片来源：论文原文

为测试 convertible CAR-T/MicA-bNAb 平台是否具有攻击接受 ART 治疗的 HIV 感染者血液中存在的潜伏性 HIV 病毒库，研究人员应用潜伏逆转剂（latency-reversing agent）使潜伏性 HIV 病毒感染的细胞暴露于 convertible CAR-T 的视野。

结果表明，48 小时内，50% 左右活化的表达 HIV 靶抗原细胞被 convertible CAR-T/MicA-bNAb 清除，揭示 convertible CAR-T 疗法可对潜伏的 HIV 病毒库进行有效杀伤，而这一点也是 convertible CAR-T 的核心优势。

文章亮点

1. 平台设计巧妙：潜伏性 HIV 感染细胞的存在是人类攻克 HIV 的主要障碍之一。

潜伏性感染细胞数量虽然少，但其含有整合的 HIV 病毒前体，构成 HIV 潜伏性病毒库。因其通常不表达 HIV 病毒蛋白，免疫系统不能识别而实现自身的免疫逃逸。

抗逆转录病毒治疗（antiretroviral therapy，ART）的劣势之一便在于其不能清除 HIV 潜伏性病毒库中的 HIV。

这篇文章的亮点和创新点正是在于 convertible CAR-T 对 HIV 潜伏病毒库中 HIV 有效。

通过活化剂激活潜伏性 HIV 病毒库以产生 bNAb 可监察到并靶向结合的病毒蛋白，并应用 MicAbody-convertible CAR-T 进行杀伤，有望缩小接受抗逆转录病毒治疗的患者体内持续存在的 HIV 潜伏性病毒库，给人类抗击 HIV 带来希望，而希望永远是最重要、最有意义、最有价值、最能打动人的事情。

2. 传统 CAR-T 细胞经过基因修饰仅能靶向癌细胞表面上的单个分子，故一旦被注射到患者体内，无法对其进行监控。

convertible CAR-T 仅在其表面上表达最少量修饰的人类受体蛋白 NKG2D。只有当与 MIC-A 结合时，才发挥靶向杀伤作用。

3. 可量产，意味着可以降低 CAR-T 动辄几十万的治疗费用。

4. 有效性、特异性和安全性：广泛中和抗体可中和大量的 HIV 毒株，单纯依赖 bNAb 不足以杀死感染 HIV 的细胞，尚需要大量杀伤性 T 细胞。

而前面我们提到，HIV 感染患者中杀伤性 T 细胞几乎耗竭。通过将 bNAb 和 convertible CAR-T 细胞偶联，便可获得治疗策略所需的杀伤力。convertible CAR 细胞与 Mic-bNAbs 结合特异性仅杀伤 HIV 感染的 CD4 + T 细胞，但未杀死未感染的细胞。

此外，NKG2D-MicAbody 组合提供了一种类似开关（switch）的设置，易于进行外部控制。这种设计也使得 convertible CAR-T 细胞比传统 CAR-T 细胞更安全，研究人员可根据实际需求启动或停止 convertible CAR-T 细胞的作用。

5. 最后，在前沿头部技术的转化中看到了科技公司（Xyphos Biosciences）、研究机构（帕克癌症免疫疗法研究所）和资本运作的身影。

早在今年 4 月，Xyphos Biosciences 对 NKG2D 配体和非天然 NKG2D 配体的 α1 -α2 结构域修饰方法已经获得了专利认证（U.S. Patent No. 10,259,858），最终孵化出了我们看到的平台，这种模式为我们推动自己的研究成果转化和孵化提供了参考。

近期 CAR-T 相关研究

各种奇思妙想的 CAR 和 CAR-T 设计思路有希望解决与多种细胞或病原体变异相关的疾病。如本文中 Convertible CAR 技术的发展有助于推动 HIV、血液系统疾病、某些肿瘤（甚至实体肿瘤）的靶向治疗。

Science：利用 amph-ligand 疫苗增强 CAR-T 细胞治疗实体瘤的疗效，可完全清除 60% 小鼠体内的实体瘤。