CD38/CD123 双识别互惠环状 CAR-T 细胞治疗急性髓系白血病疗效与造血毒性评价

《Cancer Immunology, Immunotherapy》：Loop-structured CD38/CD123 bispecific CAR-T cells for antigen-heterogeneous acute myeloid leukemia

　　

摘要

背景

嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞疗法已经极大地改变了B细胞恶性肿瘤的治疗方式，但其应用于急性髓系白血病（AML）仍然受到抗原表达异质性和白血病特异性靶标稀缺的限制。CD38和CD123在AML的不同亚群中都有表达，但这些亚群并不完全相同；因此，联合识别这两种抗原可能有助于扩大靶标覆盖范围。

方法

我们构建了两种互惠环状结构的CD38/CD123 CAR细胞，分别是Loop 123×38 CAR和Loop 38×123 CAR，并将它们与单价CD38 CAR和CD123 CAR进行了比较。我们重新分析了两个公开的单细胞RNA测序数据集GSE241989和SciLifeLab 23715648，以评估恶性细胞状态、不同AML样本、分子亚型以及正常造血祖细胞亚群中CD38和IL3RA的表达情况。通过细胞毒性试验、脱颗粒作用和细胞因子检测，评估了这两种CAR-T细胞对表达CD38/CD123的AML细胞系和原发性AML样本的抗白血病活性。同时还检测了CAR-T细胞的表型、T细胞数量、细胞凋亡情况以及特定亚群的CD38表达情况。我们在短期检测和持续12天的混合靶标共培养实验中测试了互惠单抗原缺失变体。并在细胞系来源的模型、患者来源的模型以及混合抗原缺失的异种移植模型中评估了抗肿瘤疗效。使用人脐带血（UCB）中的CD34⁺祖细胞进行了造血毒性效应的评估。

结果

在两个单细胞数据集中，CD38和IL3RA的表达存在显著的个体间差异，并且部分转录本覆盖范围互补。对CAR-T细胞产物的纵向分析显示，针对CD38的CAR-T细胞在增殖和凋亡方面存在变化，同时活体GFP⁺ CAR-T细胞内表达CD38的细胞被选择性清除。两种环状CAR-T细胞都能识别CD38和CD123，并对CD38⁺CD123⁺ AML细胞系、原发性AML样本以及互惠单抗原缺失细胞表现出抗白血病活性。在12天的混合靶标共培养过程中，单价CAR-T细胞无法识别相应的单抗原缺失细胞群，导致这些细胞群不受控制地积累；而两种环状CAR-T细胞均抑制了这两种互惠抗原缺失细胞群的生长。在异种移植模型中，环状CAR-T细胞治疗减少了白血病负担并延长了生存期。在UCB来源的CD34⁺祖细胞的克隆形成实验中，与任一种环状CAR-T细胞共培养24小时后，克隆形成能力没有显著下降。然而，在共培养72小时后，Loop 123×38 CAR-T细胞组表现出BFU-E和CFU-GM形成能力的降低，而Loop 38×123 CAR-T细胞组与载体T细胞组相比无明显差异。Loop 38×123 CAR-T细胞组的BFU-E和CFU-GM形成能力高于Loop 123×38 CAR-T细胞组（P<0.01和P<0.0001）。

结论

在抗原表达异质性的AML模型中，CD38/CD123双识别机制仍能保持活性，包括面对互惠单抗原缺失细胞群的情况。在两种环状结构中，Loop 123×38 CAR-T细胞表现出更强的抗白血病效果，但长期暴露后其抑制BFU-E和CFU-GM形成的能力更强。

背景

嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞疗法已经极大地改变了B细胞恶性肿瘤的治疗方式，但其应用于急性髓系白血病（AML）仍然受到抗原表达异质性和白血病特异性靶标稀缺的限制。CD38和CD123在AML的不同亚群中都有表达，但这些亚群并不完全相同；因此，结合识别这两种抗原可能有助于扩大靶标覆盖范围。

方法

我们构建了两种互惠环状结构的CD38/CD123 CAR细胞，分别是Loop 123×38 CAR和Loop 38×123 CAR，并将它们与单价CD38 CAR和CD123 CAR进行了比较。我们重新分析了两个公开的单细胞RNA测序数据集GSE241989和SciLifeLab 23715648，以评估恶性细胞状态、不同AML样本、分子亚型以及正常造血祖细胞亚群中CD38和IL3RA的表达情况。通过细胞毒性试验、脱颗粒作用和细胞因子检测，评估了这两种CAR-T细胞对表达CD38/CD123的AML细胞系和原发性AML样本的抗白血病活性。同时还检测了CAR-T细胞的表型、T细胞数量、细胞凋亡情况以及特定亚群的CD38表达情况。我们在短期检测和持续12天的混合靶标共培养实验中测试了互惠单抗原缺失变体。并在细胞系来源的模型、患者来源的模型以及混合抗原缺失的异种移植模型中评估了抗肿瘤疗效。使用人脐带血（UCB）中的CD34⁺祖细胞进行了造血毒性效应的评估。

结果

在两个单细胞数据集中，CD38和IL3RA的表达存在显著的个体间差异，并且部分转录本覆盖范围互补。对CAR-T细胞产物的纵向分析显示，针对CD38的CAR-T细胞在增殖和凋亡方面存在变化，同时活体GFP⁺ CAR-T细胞内表达CD38的细胞被选择性清除。两种环状CAR-T细胞都能识别CD38和CD123，并对CD38⁺CD123⁺ AML细胞系、原发性AML样本以及互惠单抗原缺失细胞表现出抗白血病活性。在12天的混合靶标共培养过程中，单价CAR-T细胞无法识别相应的单抗原缺失细胞群，导致这些细胞群不受控制地积累；而两种环状CAR-T细胞均抑制了这两种互惠抗原缺失细胞群的生长。在异种移植模型中，环状CAR-T细胞治疗减少了白血病负担并延长了生存期。在UCB来源的CD34⁺祖细胞的克隆形成实验中，与任一种环状CAR-T细胞共培养24小时后，克隆形成能力没有显著下降。然而，在共培养72小时后，Loop 123×38 CAR-T细胞组表现出BFU-E和CFU-GM形成能力的降低，而Loop 38×123 CAR-T细胞组与载体T细胞组相比没有显著差异。Loop 38×123 CAR-T细胞组的BFU-E和CFU-GM形成能力高于Loop 123×38 CAR-T细胞组（P<0.01和P<0.0001）。

结论

在抗原表达异质性的AML模型中，CD38/CD123双识别机制仍能保持活性，包括面对互惠单抗原缺失细胞群的情况。在两种环状结构中，Loop 123×38 CAR-T细胞表现出更强的抗白血病效果，但长期暴露后其对BFU-E和CFU-GM形成的抑制作用更明显。