导读 当前，嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞在白血病的治疗中已经取得了显著的进展，但是该疗法在大多数实体肿瘤中的疗效仍然受限。有学者认为，导致实体肿瘤疗效差的因素主要在于肿瘤微环境（TME）中免疫细胞的「捣乱」，这促使人们努力改善 CAR-T 细胞的内在功能，使其能够克服 TME 带来的抵抗，然而目前仍然没有突破性进展。 损伤相关分子模式（Damage-associated molecular patterns, DAMPs）作为模式识别受体（Patter recognition receptors, PRRs）的配体，是组织损伤或病原体入侵时的一种信号。PRRs 的激活可以启动先天免疫反应，这是获得后续适应性免疫的先决条件。RIG-I 是胞质中识别病毒编码的一种 PRRs。最近的证据表明内源性核酸也可以作为 DAMPs 进而激活 PRRs。 其中，RN7SL1 是一种高度结构化的非编码 RNA，存在于所有细胞类型中，并且从人类到细菌都是保守的。在稳态条件下，RN7SL1 和一些蛋白结合参与到蛋白质翻译过程中；然而，在病理条件下，RN7SL1 则可以通过外泌体等进行分泌，在肿瘤细胞和髓系细胞中激活 RIG-I 依赖的炎症反应。然而其在肿瘤治疗中，尤其是在细胞免疫治疗中扮演的角色却从未被研究过。 2021 年 8 月 30 日，宾夕法尼亚大学的 Andy J. Minn 和 Carl H. June 研究团队在 Cell 杂志在线发表了题为 The immunostimulatory RNA RN7SL1 enables CAR-T cells to enhance autonomous and endogenous immune function 的研究性文章。 在这项研究中，他们报道了通过解码 IFN/PRR 信号，然后重编程 CAR-T 细胞中 RN7SL1 在 TME 中发挥调节免疫细胞的作用，成功解决了 CAR-T 细胞对实体肿瘤的多重限制。结果表明，这种「全副武装」的 CAR-T 细胞能够有效地浸润肿瘤，并有效地激活髓系细胞和树突状细胞，为 TME 提供抗原，并启动内源性 T 细胞在 CAR 抗原缺失的情况下发挥抗实体肿瘤的疗效。图片来源：Cell 主要研究内容 PRRs 激活癌细胞可提高免疫治疗的效应 为了探究 RN7SL1 在肿瘤中的作用，研究人员首先通过转染的方式过表达 RN7SL1，发现其可诱导 B16-F10 黑色素瘤细胞或人树突状细胞干扰素刺激基因（IFN-stimulated genes, ISGs）的表达，如主要组织相容性复合体 I 类（MHC I 类）、PDL1 和 CD86。 为了确定 RN7SL1 和对照 RNA（Scrambled RNA, Scr RNA）在体内的效应，他们将 B16 肿瘤植入野生型小鼠的侧壁，并在瘤内注射脂质体包裹的 RNA。结果发现，瘤内注射 RN7SL1 促进肿瘤生长，并降低了小鼠体内的 CD4 和 CD8 T 细胞。 为了确定 RN7SL1 在免疫系统中的作用，他们用抗 PD1 和抗 CTLA4 组成的免疫检查点抑制剂对小鼠进行治疗。在这种情况下，瘤内注射 RN7SL1 可改善检查点抑制剂治疗（ICB）反应。 这些结果表明，虽然刺激肿瘤细胞中的 RIG-I 通路会促进肿瘤生长，但 RN7SL1 也能促进抗肿瘤免疫的能力进而抵消这种有害作用。因此，将 RN7SL1 特异性地递送到免疫细胞而不是肿瘤细胞将会改善免疫治疗的效果。 图片来源：Cell CAR-T 细胞表达的 RN7SL1 可提高 CAR-T 细胞的功能和对肿瘤的控制 随后，他们使用了人类和小鼠的 CAR-T 细胞，探究了 RN7SL1 是否对 CAR-T 细胞具有细胞自主效应。结果发现，在 CAR-T 细胞扩增后，通过 CD45RO 和 CCR7 检测，RN7SL1 的表达使得 CAR-T 细胞中效应和记忆细胞的比例增加。 同时，小鼠模型结果也表明 RN7SL1 显著提高了 M5BBz CAR-T 细胞的抗肿瘤疗效，并产生了持久应答。 图片来源：Cell 接下来，单细胞转录组测序（scRNA-seq）的分析结果也表明，ASPC-1（人转移胰腺腺癌细胞）在治疗 7 天后显示了大量的 MSLN 阳性癌细胞，但也存在 T 细胞浸润现象。此外，M5BBz-7SL 与 M5BBz CAR-T 细胞相比，前者表现出更高的 I 型 ISGs 表达。 数据表明，在 CAR-T 细胞中表达 RN7SL1 可以优先激活 CAR-T 细胞中的 IFN/PRR 信号，而这种信号能够在 CAR-T 细胞中产生一种细胞自主效应，可以启动有效的分化、扩张和持久的实体肿瘤控制。图片来源：Cell CAR-T 细胞的 RN7SL1 可改善髓系细胞的免疫刺激特性 为了了解从 CAR-T 细胞向内源性免疫细胞传递 RN7SL1 如何增强其抗肿瘤功能，他们对单细胞转录组数据进行了深度分析，并对每个细胞的状态和可能的分化轨迹进行了预测。利用髓源性抑制细胞（MDSCs）的基因集和 Tgfb1 的表达来评估具有免疫抑制特性的骨髓细胞。 结果发现，尽管 RN7SL1 和 Scr RNA 中的 ISG 都增加了，但只有 Scr RNA 表现出更高的 MDSCs 特征，表明 MDSC 基因在其中表现出最大的富集；相反，RN7SL1 的存在则降低了 Tgfb1 的高表达。 因此，尽管 RN7SL1 和 Scr RNA 都能刺激 IFN 反应，但只有通过 CAR-T 细胞传递 RN7SL1 才能限制 MDSC 的积累和 Tgfb1 在多种髓系细胞类型中的表达。也就是说，CAR-T 细胞的 RN7SL1 介导的肿瘤免疫浸润的改善并不仅仅来自于 IFN 反应的激活，RN7SL1 还以一种有效的抗病毒和共刺激表型来限制髓源性抑制细胞的发展。 图片来源：Cell CAR-T 细胞递送 RN7SL1 可改善内源性 CD8 T 细胞的功能 为了更深入地了解肿瘤内 CD8 T 细胞的变化，他们对 B16-h19 肿瘤的 scRNAseq 中 CD8 T 细胞进行了状态分析。他们首先定义了每种 CD8 T 细胞的状态，然后使用 CD8 T 细胞亚群基因集进行细化。 结果发现，19BBz-7SL CAR-T 细胞递送的 RN7SL1 可促进效应 T 细胞和效应 T 记忆细胞的增加，流式细胞术实验也可证实上述结论。通过 CAR-T 细胞传递 RN7SL1 可促进内源性 CD8 T 细胞的发育和持久，使其向效应记忆方向分化而不是趋向耗竭。 图片来源：Cell 运载 RN7SL1 的 CAR-T 细胞可协调内源性免疫激活 上述实验表明，RN7SL1 能够阻滞免疫抑制性骨髓细胞的发育，促进效应 CD8 T 细胞的分化。这些都表明，携带 RN7SL1 的 CAR-T 细胞能够协调有效的内源性免疫应答，增强免疫应答，进而促进 CAR-T 疗效。为了进一步证实这一发现，他们引入了 Tcra、Batf3 和 Rig-I 敲除小鼠。 结果发现，当缺乏内源性 T 细胞的小鼠植入 B16-h19 肿瘤时，19BBz- 7SL CAR-T 细胞治疗后的存活率与对照仅略有不同。此外，在没有树突状细胞的情况下，内源性 CD8 T 细胞的肿瘤浸润量也会减少。 总之，这些结果表明 RN7SL1 提高 CAR-T 细胞的疗效依赖于内源性 CD8 T 细胞，这些细胞由淋巴组织中的树突状细胞启动，然后被招募到肿瘤中。 图片来源：Cell 结语 综上所述，在这项研究中，研究人员通过赋予 CAR-T 细胞激活内源性免疫反应的能力来解决其在实体肿瘤中的限制，这种免疫反应能够有效对抗 CAR-T 抗原阴性的肿瘤，同时也增强了细胞的内在免疫功能。 该研究还表明，传递免疫原性 DAMPs 的 CAR-T 细胞可以被多种肽抗原「武装」，以潜在地克服阻碍 CAR-T 细胞在实体肿瘤中的疗效的主要障碍，为未来更加广阔的研究奠定了基础。图片来源：Cell 据悉，「CAR-T 之父」— Carl H. June 院士为本研究的共同通讯作者，Carl H. June 教授作为美国艺术与科学院院士、美国科学院院士，是 CAR-T 细胞疗法的创始人之一，并因为对「过继免疫疗法用于癌症和 HIV 感染的潜在用途」的研究而闻名世界，被评为「全球生物制药界最有影响力的科学家」。 目前，Carl H. June 担任宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院终身教授、帕克癌症免疫治疗研究所所长以及细胞免疫治疗中心主任。
图片来源：宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院官网 题图来源：站酷海洛参考文献：1. Johnson et al., The immunostimulatory RNA RN7SL1 enables CAR-T cells to enhance autonomous and endogenous immune function, Cell (2021).2. Hur, S. (2019). Double-Stranded RNA Sensors and Modulators in Innate Immunity. Annu. Rev. Immunol. 37, 349–375.3. Majzner, R.G., and Mackall, C.L. (2019). Clinical lessons learned from the first leg of the CAR T cell journey. Nat. Med. 25, 1341–1355.
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