治疗侵袭性脑癌胶质母细胞瘤新策略

研究人员发现了一种识别血液中癌细胞受体的诊断方法，然后设计了一种基于细胞的治疗，以靶向和杀死大脑中的肿瘤细胞，该策略在GBM临床前模型中显示了深远的疗效，100%的小鼠在治疗后存活超过90天。

　　

胶质母细胞瘤(GBMs)是一种高度侵袭性的脑部和脊髓肿瘤，其治疗极具挑战性，手术和随后的化疗和放疗是治疗这种疾病的标准方法，90%以上的GBM肿瘤在手术切除后复发。因为许多癌症治疗方法不能通过血脑屏障，GBM 患者的癌症基因组图谱 (TCGA) 数据集显示只有 6% 的 5 年生存率。在一项由Brigham妇女医院和哈佛医学院的研究人员领导的新研究中，科学家们设计了一种新的治疗策略，通过使用从健康捐赠者身上提取的间充质干细胞来治疗胶质母细胞瘤术后的肿瘤细胞。该策略在GBM临床前模型中显示了深远的疗效，100%的小鼠在治疗后存活超过90天。研究结果将于今天(2022年5月19日)发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

背景

恶性 GBM 无法治愈的性质主要归因于它们广泛侵入脑实质的倾向，因此难以完全切除肿瘤块。细胞疗法为高度恶性脑肿瘤胶质母细胞瘤 (GBM) 提供了一种有前途的治疗策略。鉴于 GBM 患者从诊断到初次手术干预的时间有限，治疗反应者的分层正成为提供针对患者的生物疗法并最终改善 GBM 治疗的关键。血液中的循环肿瘤细胞 (CTC) 是癌症诊断的重要工具。CTC 检测策略依赖于抗体介导的、靶向肿瘤细胞表面表达的上皮细胞粘附分子 (EpCAM) 的检测，而 GBM 细胞中不存在这种分子。

研究人员使用 cBioPortal for Cancer Genomics 对 TCGA GBM 患者基因组数据集进行了进一步分析各种基因的遗传改变，最后确认使用独特的免疫磁式分离技术与 CD146 表达的荧光标记相结合，在原位患者来源的异种移植物动物模型中富集 CTC。CD146 作为泛肿瘤细胞标志物的使用先前已在黑色素瘤中得到验证，并获得临床批准。作者从 GBM小鼠、和诊断为 GBM 的患者的血液中捕获富含 CD146 的循环肿瘤细胞 (CTC)，进一步筛选细胞表面死亡受体 (DR4/DR5) 靶标。

双功能间充质干细胞

考虑到 GBM 患者从诊断到初次手术干预的关键且非常有限的时间线，同种异体“现成”工程干细胞为靶向手术后残留的 GBM 提供了一种有前景的治疗策略。成人骨髓 MSC，由于其组成型主要组织相容性复合物 (MHC) 1 的低表达、缺乏 MHC2 以及 CD80、CD86 和 CD40 等共刺激分子，因此具有弱免疫原性。这一特性允许在患者中使用同种异体 MSC，而无需进行免疫抑制治疗。先前几项研究表明，MSC 响应 GBM 释放的趋化信号，定植到肿瘤并融入肿瘤微环境。 这一现象已被用于靶向治疗——通过工程化 MSC 释放肿瘤特异性细胞毒剂，从而减轻肿瘤负担并延长 GBM 临床前模型中的存活率。

尽管基于同种异体 MSC 的疗法在靶向包括 GBM 在内的各种癌症方面具有潜在的前景，但给药途径决定了这种治疗方法最终可以被利用的程度。鉴于在特定的癌症类型中全身施用基于 MSC 的疗法的成功有限，局部递送基于细胞的疗法可能成为治疗 GBM 潜力途径，因为它规避了生物分布的关键问题并允许治疗剂在目标区域达到所需浓度。此前曾报道，基于透明质酸 (HA) 的可生物降解半合成细胞外基质 (sECM) 提供了一种治疗惰性的方法，可用于将治疗性 MSC 引入肿瘤切除部位并防止被“冲洗掉”。

治疗新策略

研究人员首先在循环肿瘤细胞(CTC)或血液中的癌细胞上稳定检测到一种被称为“死亡受体（DR）”的特殊受体。他们从健康的人类捐赠者的骨髓中提取间充质干细胞，并改造这些细胞，使其释放一种与死亡受体（DR）结合并引发细胞死亡的蛋白质。他们还在干细胞系统中建立了一个安全开关，允许通过PET成像跟踪干细胞，一旦治疗结束后激活开关，就可以根除剩余的干细胞，并进一步增加癌细胞的死亡。最后，Shah的团队评估了治疗性双功能细胞(MSCBif)在侵袭性原发和复发GBM肿瘤切除术后动物模型中的疗效。

值得注意的是，所有在手术后接受凝胶包裹干细胞治疗的小鼠在治疗后仍然存活90天，相比之下，仅接受手术的小鼠的平均生存时间为55天。研究人员还通过在小鼠身上使用不同剂量的间充质干细胞治疗进行了几项研究，评估了这种临床治疗的安全性。他们在有或没有肿瘤的小鼠中都没有发现毒性的迹象。

临床级工程化双功能 MSC是指表达一种细胞表面受体（DR）靶向配体和一个内置安全开关 (MSC Bif )，用于先进的临床前疗效、稳定性和安全性评估。HyStem-C 水凝胶封装 MSC Bif (EnMSC Bif )是为了成功地运输治疗药物，同时不会被脑脊液冲走，同时允许MSC Bif迁移出来到肿瘤残留灶。

死亡受体（DR）配体已被用于选择性靶向各种癌症，包括 GBM。尽管 DR L同时靶向 DR4 和 DR5，但鉴于 DR5 在 GBM 中的更大功能作用，作者还评估了 EnMSC Bif通过 DR5 引发的外在凋亡级联反应的影响。结果表明，在用 EnMSC Bif处理和 GCV 激活杀伤开关后，外在凋亡级联反应得到了强有力的激活。在原发性GBM 异种移植模型中，EnMSC Bif术后减瘤导致肿瘤负荷显着降低，接受 EnMSC Bif的小鼠 100% 存活。

鉴于安全性在临床转化中至关重要，因此必须提高治疗的安全性。终止开关提供了一种独特的方式来保护治疗并增加额外的安全层，可以控制生物治疗。许多终止开关之前已经过测试和验证；HSV-TK 为利用提供了多维优势，还提供了一种非侵入性方法来跟踪带有杀伤开关的细胞的命运。作为临床使用的内在保障，作者在治疗载体中加入了 HSV-TK 安全终止开关。PET 成像显示，GCV 触发的 HSV-TK 杀伤开关在MSC Bif进入到肿瘤切除位点后能够成功消除了它们。这些数据有力地支持了 MSC 中安全开关的治疗益处和强大的功能。该研究为 EnMSC Bif在原发性和复发性 GBM 患者中的临床试验奠定了基础。

“据我们所知，这是第一个在开始治疗前识别肿瘤细胞上的目标受体的研究，并在GBM肿瘤手术后使用生物可降解的、凝胶封装的、‘现成的’工程干细胞基础治疗。”干细胞和转化免疫治疗中心(CSTI)主任、布里格姆神经外科研究副主任、哈佛医学院和哈佛干细胞研究所(HSCI)教师Khalid Shah说。

“在未来，我们将应用这一策略，在一个人被诊断为GBM后迅速识别目标受体，然后使用凝胶封装的、现成的、工程化的干细胞治疗。”

许多以细胞为基础的癌症治疗方法都来自于患者自身的干细胞或免疫细胞。然而，在GBM这样的疾病中，由于疾病进展迅速，大多数患者在确诊后的第一周就接受了手术，几乎没有时间从他们自己的细胞类型中开发治疗方法。相反，科学家们开发了一种新的方法，使用同种异体干细胞，或来自健康个体的细胞，这样就可以在手术时立即进行治疗。

这项研究的发现为在未来两年内对接受脑手术的GBM患者进行I期临床试验铺平了道路。Shah及其同事指出，这种治疗策略将适用于更广泛的实体肿瘤，对其应用的进一步研究是有必要的。“除了这种疗法的显著成功率之外，这些发现表明，我们可以使用来自健康个体的干细胞治疗癌症患者。”