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CAR-T細(xì)胞衍生外泌體的生物學(xué)功能及在各類癌癥治療中的優(yōu)勢

瀏覽次數(shù):392 發(fā)布日期:2024-11-6  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

原創(chuàng) 彪彪 文章來源:生物制品圈

摘要:嵌合抗原受體(CAR)-T細(xì)胞過繼免疫療法是一種有前景的癌癥治療方法,它利用基因工程化的T細(xì)胞攻擊腫瘤。然而,這種療法可能會有一些不良反應(yīng)。來源于CAR-T細(xì)胞的外泌體是CAR-T細(xì)胞的潛在替代品,可能克服一些限制。外泌體是細(xì)胞釋放的小囊泡,可以攜帶多種分子,包括蛋白質(zhì)、RNA和DNA。它們在細(xì)胞間通訊中扮演重要角色,并且可以用來向癌細(xì)胞輸送治療劑。應(yīng)用來源于CAR-T細(xì)胞的外泌體可以使CAR-T細(xì)胞療法在臨床上更加可控和有效。外泌體是無細(xì)胞的,這意味著它們比CAR-T細(xì)胞更不可能引起不良反應(yīng)。CAR-T細(xì)胞和外泌體的結(jié)合可能比單獨(dú)任一療法更有效地治療癌癥。外泌體可以向CAR-T細(xì)胞無法到達(dá)的癌細(xì)胞輸送治療劑。適當(dāng)應(yīng)用細(xì)胞和外泌體平臺可以使CAR-T細(xì)胞療法成為更實用的癌癥治療方法。這種組合療法可以為治療多種癌癥提供一種安全有效的方式。

1.引言

近年來,癌癥免疫療法已成為主要的治療選擇之一。其中最有前景的方法之一是嵌合抗原受體(CAR)-T細(xì)胞療法,該療法涉及工程化T細(xì)胞以靶向特定的癌細(xì)胞。然而,CAR-T細(xì)胞療法也可能產(chǎn)生一些不良反應(yīng),如細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)。CRS的特點(diǎn)是細(xì)胞因子的快速和過量釋放,導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴。當(dāng)大量的促炎和炎癥細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-2(IL-2)、可溶性IL-2受體α(可溶性IL-2Rα)、干擾素-γ(IFN-γ)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、可溶性IL-6R和粒-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)被釋放到血液中時,就會發(fā)生細(xì)胞因子風(fēng)暴。細(xì)胞因子風(fēng)暴觸發(fā)免疫反應(yīng),引起廣泛的炎癥和免疫細(xì)胞的激活。這種免疫超激活可能會攻擊重要器官,包括肺、肝、腎、心、腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。外泌體是體內(nèi)許多細(xì)胞分泌的一種細(xì)胞外囊泡。它們已被證明在細(xì)胞間通訊中發(fā)揮作用,并且可能能夠向癌細(xì)胞輸送治療性貨物。使用來源于CAR-T細(xì)胞的外泌體作為一種治療方法,可能會提供更多的治療過程控制,并幫助降低不良反應(yīng)的風(fēng)險。外泌體是癌癥免疫療法中的一個有前景的新研究點(diǎn),它們有可能徹底改變癌癥的治療方法。本綜述聚焦于CAR-T細(xì)胞和來源于CAR-T細(xì)胞的外泌體在癌癥模型中的治療潛力。

2.外泌體概述(內(nèi)容、生物合成和攝。

細(xì)胞外囊泡(EVs)的分類主要分為兩大類:外泌體和外泌體。外泌體通過質(zhì)膜的外向出芽形成,形成大小范圍約為50納米至1微米的微囊泡,而內(nèi)源性的外泌體則來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),其大小范圍為40納米至約160納米(平均約100納米)。多年來,已確定這兩種外泌體分類在生理和病理上都發(fā)揮作用。但在過去十年中,越來越多的證據(jù)表明,膜囊泡是細(xì)胞間通訊中的重要信使。外泌體是這些囊泡中最被研究和特征明確的。外泌體通過質(zhì)膜的雙重內(nèi)陷形成。首先,內(nèi)陷形成一個杯狀結(jié)構(gòu),從早期分選內(nèi)質(zhì)體(ESEs)開始,它們通過跨高爾基體網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的貢獻(xiàn)成熟為晚期分選內(nèi)質(zhì)體(LSEs),隨后,內(nèi)質(zhì)膜的內(nèi)陷形成含有腔內(nèi)囊泡(ILVs,未來的外泌體)的多囊泡體(MVBs)。最終,外泌體將通過MVB與質(zhì)膜的融合被釋放(圖1)。由于大小差異、內(nèi)容、細(xì)胞起源和在受體細(xì)胞中的功能,外泌體是異質(zhì)的。它們的大小異質(zhì)性來自于外泌體內(nèi)容物在MVBs中的不均勻內(nèi)陷。外泌體的內(nèi)容物可能因其功能而異;通常,外泌體具有以下貨物:膜蛋白、細(xì)胞質(zhì)和核蛋白,以及細(xì)胞外基質(zhì)和核酸,如mRNA、非編碼RNA種類和DNA。它們對受體細(xì)胞的作用和影響也可能因細(xì)胞表面受體而異,可以誘導(dǎo)細(xì)胞存活、凋亡和免疫調(diào)節(jié)。關(guān)于外泌體,異質(zhì)性也可以由它們的細(xì)胞起源引起。外泌體的攝取與多種機(jī)制有關(guān),如依賴于clathrin的內(nèi)吞作用、吞噬作用和微囊泡吞噬作用。外泌體具有多種表面分子,使它們能夠與許多受體細(xì)胞相互作用。這意味著外泌體可以向不同細(xì)胞傳遞多種信號,或者在細(xì)胞上沒有生理功能,僅作為營養(yǎng)水平的放大器。

圖1 外泌體、微囊泡和凋亡小體是不同類型胞外囊泡(EVs),在細(xì)胞間通訊中扮演重要角色。外泌體是通過內(nèi)膜向內(nèi)出芽形成的小囊泡,而微囊泡是通過質(zhì)膜向外出芽形成的較大囊泡。凋亡小體是在程序性細(xì)胞死亡過程中釋放的囊泡。這些EVs攜帶各種分子,并且可以被鄰近細(xì)胞攝取,促進(jìn)通訊和生物材料的轉(zhuǎn)移。

3.外泌體的生物學(xué)功能

如前所述,外泌體具有生理和病理屬性。它們可以攜帶多種分子,包括microRNAs、mRNAs和蛋白質(zhì)。外泌體可以將這些分子傳遞給其他細(xì)胞,這些細(xì)胞隨后可以使用它們來改變它們的行為。這個過程被稱為外泌體介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊。外泌體可以與近鄰的細(xì)胞通訊,也可以通過血液循環(huán)與身體其他部位的細(xì)胞通訊。外泌體甚至可以通過血腦屏障,該屏障將血液與大腦分開。有報道稱,外泌體是細(xì)胞間相互通訊的多功能方式。它們可以同時傳遞多個信號,并且可以針對多個細(xì)胞和多個位置。這使得外泌體成為細(xì)胞間通訊的強(qiáng)大工具。外泌體是一個迅速發(fā)展的研究領(lǐng)域。科學(xué)家們?nèi)栽诹私馑鼈兊脑S多功能。然而,很明顯,外泌體在細(xì)胞間通訊和許多其他生物過程中發(fā)揮著重要作用。

美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了CAR-T細(xì)胞療法作為第一種基因療法。表達(dá)嵌合抗原受體(CAR)的基因工程T細(xì)胞作為一種有前途的新療法,正在迅速崛起,用于治療血液學(xué)和非血液學(xué)惡性腫瘤。在實體瘤中,CAR-T療法并未取得在血液學(xué)惡性腫瘤中觀察到的臨床成功。基于CAR的過繼免疫療法使用基因修飾的T淋巴細(xì)胞提供腫瘤靶向和免疫反應(yīng),可以作為活體藥物,對目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行持續(xù)的細(xì)胞毒性攻擊。CAR-T細(xì)胞及其在體內(nèi)的復(fù)制可以增強(qiáng)細(xì)胞因子釋放,這不容易控制。這種效應(yīng)是潛在的副作用來源,如CRS(細(xì)胞因子釋放綜合征)、細(xì)胞因子風(fēng)暴和靶向腫瘤外的反應(yīng)。

3.1.實體瘤癌癥

CAR-T細(xì)胞療法徹底改變了癌癥治療領(lǐng)域,特別是在血液學(xué)惡性腫瘤的管理中。然而,其在實體瘤中的應(yīng)用由于腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性,如異質(zhì)性和惡劣的腫瘤微環(huán)境,提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。在目標(biāo)識別、增強(qiáng)腫瘤滲透、管理毒性和探索聯(lián)合療法方面的進(jìn)展,為CAR-T細(xì)胞療法在抗擊實體瘤中的有效使用帶來了希望,使我們更接近個性化和精確的癌癥治療。

目標(biāo)選擇確實是CAR-T細(xì)胞療法在實體瘤中的一個重要障礙。實體瘤組織復(fù)雜的性質(zhì)和不同腫瘤細(xì)胞中蛋白質(zhì)表達(dá)譜的變異性,使得識別能夠有效覆蓋所有腫瘤細(xì)胞的目標(biāo)變得具有挑戰(zhàn)性。即使抗原陽性的腫瘤細(xì)胞被消除,仍有大量抗原陰性細(xì)胞可能持續(xù)存在,導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)率高。

實體瘤目標(biāo)選擇的困難之一是實體瘤細(xì)胞源自健康組織。許多在腫瘤細(xì)胞中高度表達(dá)的抗原也在正常細(xì)胞中少量表達(dá)。這在避免非特異性殺傷健康細(xì)胞方面提出了挑戰(zhàn),導(dǎo)致靶向腫瘤外的副作用。腫瘤異質(zhì)性是CAR-T細(xì)胞療法在實體瘤中的另一個重大挑戰(zhàn)。實體瘤通常表現(xiàn)出高水平的異質(zhì)性,意味著同一患者內(nèi)的不同腫瘤細(xì)胞可能不表達(dá)相同的腫瘤相關(guān)抗原。因此,如果CAR-T細(xì)胞識別單一目標(biāo)來治療實體瘤,療法的成功可能取決于腫瘤的異質(zhì)性。

CD133,一種新的腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記物,已被確定為在許多實體瘤中過表達(dá)的目標(biāo),并正在作為CAR-T細(xì)胞療法的目標(biāo)進(jìn)行探索。然而,實體瘤的高度異質(zhì)性使得其治療比血液學(xué)惡性腫瘤更具挑戰(zhàn)性。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于選擇能夠有效解決實體瘤異質(zhì)性和復(fù)雜性的目標(biāo)。

已觀察到CAR-T細(xì)胞返回淋巴和血液系統(tǒng),增加了遇到血液腫瘤細(xì)胞的可能性。CAR-T細(xì)胞療法在實體瘤中的成功取決于其穿透腫瘤組織通過血管內(nèi)皮細(xì)胞的能力。

CAR-T細(xì)胞進(jìn)入實體瘤的有限遷移和侵襲可以歸因于腫瘤微環(huán)境中存在的密集纖維化基質(zhì)和促進(jìn)T細(xì)胞滲透到腫瘤組織中的趨化因子的下調(diào)。

實體瘤中惡劣的免疫抑制腫瘤微環(huán)境進(jìn)一步復(fù)雜化了CAR-T細(xì)胞療法。腫瘤微環(huán)境(TME)是一個復(fù)雜的環(huán)境,由各種細(xì)胞外基質(zhì)、基質(zhì)細(xì)胞、炎癥細(xì)胞和血管組成。在實體瘤中,TME的特點(diǎn)是血管化低、缺氧和細(xì)胞外基質(zhì)濃度高。有幾個因素促成了免疫抑制TME,對CAR-T細(xì)胞療法提出了重大挑戰(zhàn)。實體瘤通常表現(xiàn)出酸性TME,這是由于增加的糖酵解和乳酸產(chǎn)生。低pH值抑制T細(xì)胞功能,并通過損害CAR-T細(xì)胞活性和細(xì)胞因子產(chǎn)生促進(jìn)免疫逃逸。

在實體瘤中,TME的特點(diǎn)是難以獲得色氨酸,這是一種對T細(xì)胞最佳功能至關(guān)重要的必需氨基酸。腫瘤細(xì)胞和免疫抑制細(xì)胞,如骨髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs),可以通過酶色氨酸2,3-雙加氧酶(IDO)消耗色氨酸,導(dǎo)致T細(xì)胞抑制。實體瘤通常在TME中有低氧水平(缺氧)區(qū)域。缺氧可以損害CAR-T細(xì)胞的功能和存活,降低其靶向腫瘤細(xì)胞的有效性。TME中的免疫抑制細(xì)胞,如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)、MDSCs和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs),分泌免疫抑制分子如轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、白介素-10(IL-10)和程序性細(xì)胞死亡配體1(PD-L1)。這些分子抑制CAR-T細(xì)胞活性,抑制免疫反應(yīng),并促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。

這些因素共同在實體瘤內(nèi)創(chuàng)造了一個免疫抑制和惡劣的環(huán)境,阻礙了CAR-T細(xì)胞療法的效力?朔@些挑戰(zhàn)是研究的重點(diǎn),涉及增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞持久性、調(diào)節(jié)TME和將CAR-T療法與其他免疫調(diào)節(jié)方法相結(jié)合的策略,以改善實體瘤的治療結(jié)果。

3.2.肺癌治療

肺癌確實是全球最普遍且致死率最高的癌癥之一。不幸的是,大部分肺癌患者在晚期才被診斷出,此時治療選擇有限,導(dǎo)致5年生存率大約只有10-20%。盡管外科切除結(jié)合輔助治療仍是主要的治療策略,但只有少數(shù)患者符合手術(shù)條件,手術(shù)后的復(fù)發(fā)仍是一個重大問題。因此,迫切需要探索新的治療策略,以阻止腫瘤進(jìn)展并改善肺癌患者的生存結(jié)果。

CAR-T細(xì)胞療法在血液惡性腫瘤中已證明成功,為治療實體瘤,包括肺癌,提供了新的希望。然而,它面臨著與其他實體瘤相似的挑戰(zhàn),如前所述。此外,CAR-T細(xì)胞的臨床應(yīng)用受到腫瘤溶解綜合征、神經(jīng)毒性綜合征和細(xì)胞因子釋放綜合征等挑戰(zhàn)的阻礙。

根據(jù)提供的信息,對于患有肺癌的患者,有一系列潛在的腫瘤相關(guān)抗原(TAAs)可用于CAR-T細(xì)胞療法。值得注意的是,選擇CAR-T細(xì)胞療法的最佳TAA取決于多種因素,包括腫瘤的特定特征及其微環(huán)境。需要進(jìn)一步的研究和臨床試驗來確定在CAR-T細(xì)胞療法中針對這些TAAs的療效和安全性:

  • 表皮生長因子受體(EGFR)是一種在實體瘤中經(jīng)常過表達(dá)的蛋白質(zhì),包括肺癌和腦轉(zhuǎn)移。EGFRvIII是EGFR的一種變體,在肺癌中尤為常見。針對EGFRvIII工程化的CAR-T細(xì)胞已被證明能有效殺死EGFRvIII陽性的肺癌細(xì)胞。這可能是預(yù)防手術(shù)后肺癌復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的潛在治療策略。
  • 間皮素(MSLN)是一種細(xì)胞粘附糖蛋白,與肺癌患者的高腫瘤侵襲性和預(yù)后不良相關(guān)。它被認(rèn)為是包括肺癌在內(nèi)的實體瘤CAR-T療法的理想靶點(diǎn)。
  • 黏蛋白1(MUC1)是一種跨膜蛋白,涉及癌細(xì)胞粘附和轉(zhuǎn)移。與正常肺組織相比,MUC1在肺癌組織中的表達(dá)顯著更高。它是肺癌CAR-T細(xì)胞療法的潛在靶點(diǎn)。
  • 人表皮生長因子受體2(HER2)在肺癌中高度表達(dá)。它促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、侵襲和血管生成。HER2可以作為肺癌診斷和治療的有希望的生物標(biāo)志物。

3.3.乳腺癌

乳腺癌目前在全球女性癌癥中的發(fā)病率和死亡率最高,F(xiàn)有治療的耐藥性出現(xiàn),強(qiáng)調(diào)了開發(fā)新療法的必要性。CAR-T細(xì)胞療法是一種利用患者免疫細(xì)胞對抗癌癥的免疫療法,已顯示出前景,并已廣泛應(yīng)用于血液惡性腫瘤。其在治療實體瘤,包括乳腺癌中的應(yīng)用勢頭增強(qiáng)。在乳腺癌細(xì)胞中,已鑒定出表達(dá)改變的特定分子作為CAR-T細(xì)胞療法的潛在靶點(diǎn)。十九種抗原,即HER2、EGFR、肝細(xì)胞生長因子受體/間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化因子(HGFR/cMET)、酪氨酸蛋白激酶跨膜受體(ROR1)、AXL受體酪氨酸激酶(AXL)、MUC1、MSLN、CD70、CD133、CD44v6、上皮細(xì)胞粘附分子(EpCAM)、軟骨素硫酸蛋白聚糖4(CSGP4)、細(xì)胞間粘附分子1(ICAM1)、腫瘤內(nèi)皮標(biāo)記8(TEM8)、滋養(yǎng)層細(xì)胞表面抗原2(TROP2)、葉酸受體α(FRα)、自然殺傷組2成員D(NKG2D)、GD2和癌胚抗原(CEA),已作為乳腺癌CAR-T細(xì)胞療法的靶點(diǎn)進(jìn)行研究。這些抗原大多屬于受體酪氨酸激酶家族和細(xì)胞表面蛋白。研究表明,所有19種抗原都顯示出抗腫瘤效應(yīng),抑制腫瘤生長并誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的釋放。

盡管近年來CAR-T細(xì)胞療法取得了進(jìn)展,但仍存在幾項挑戰(zhàn),包括不充分的轉(zhuǎn)移和滲透、免疫抑制環(huán)境的存在、缺乏腫瘤特異性或腫瘤相關(guān)抗原以及CAR-T細(xì)胞毒性。

盡管CAR-T細(xì)胞療法在乳腺癌方面取得了顯著進(jìn)展,但由于支持證據(jù)不足,其在臨床設(shè)置中的應(yīng)用仍相距甚遠(yuǎn)。為了加快CAR-T細(xì)胞療法在乳腺癌患者中的臨床實施,外泌體療法和臨床試驗對于解決安全問題和克服現(xiàn)有挑戰(zhàn)至關(guān)重要。

3.4.血液學(xué)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)治療

CAR-T細(xì)胞免疫療法在治療血液惡性腫瘤方面取得了顯著成功,在臨床試驗中觀察到高緩解率。針對CD19的CAR-T細(xì)胞顯示出對耐藥性B細(xì)胞惡性腫瘤的持久緩解效果,復(fù)發(fā)和難治性急性B淋巴細(xì)胞性白血病的治愈率已達(dá)到大約80-90%。

CAR-T療法在血液惡性腫瘤,如急性淋巴細(xì)胞性白血病和大B細(xì)胞淋巴瘤中的成功,徹底改變了它們的治療。FDA批準(zhǔn)針對CD19的CAR-T細(xì)胞用于治療復(fù)發(fā)或難治性兒童和年輕成人彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤(DLBCL),進(jìn)一步驗證了這種方法的有效性。

CAR-T細(xì)胞療法在血液惡性腫瘤中的成功關(guān)鍵因素之一是存在單克隆疾病,其中單一靶抗原(如CD19)表達(dá)在所有腫瘤細(xì)胞表面。這使得CAR-T細(xì)胞能夠有效地靶向并消除癌細(xì)胞。為了克服這些挑戰(zhàn),未來針對腫瘤的治療策略可能會涉及將基于免疫療法的治療,如CAR-T細(xì)胞療法,與其他治療方式相結(jié)合。

非霍奇金淋巴瘤(NHL)美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)最近批準(zhǔn)的CD19特異性CAR-T細(xì)胞療法為化療耐藥性B細(xì)胞非霍奇金淋巴瘤(NHL)和復(fù)發(fā)/難治性兒童及年輕成人彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤(DLBCL)提供了有希望的治療。CD19是一個泛B細(xì)胞標(biāo)記,在大多數(shù)B細(xì)胞NHL中高度表達(dá),使其成為這些惡性腫瘤中CAR-T細(xì)胞療法的合適靶點(diǎn)。在急性淋巴細(xì)胞性白血。ˋLL)的情況下,針對CD19的CAR-T細(xì)胞的臨床效果似乎比淋巴瘤更顯著。這可能是由于疾病生物學(xué)和治療反應(yīng)的差異。另一方面,外周T細(xì)胞淋巴瘤患者呈現(xiàn)一組異質(zhì)性疾病,通常預(yù)后較差,這對CAR-T細(xì)胞療法構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

CAR-T細(xì)胞療法已從第一代發(fā)展到第二代CAR-T細(xì)胞。第一代CAR-T細(xì)胞使用CD3z鏈作為信號域,而第二代CAR-T細(xì)胞增加了額外的共刺激域以增強(qiáng)其抗腫瘤活性。第二代CAR-T細(xì)胞療法顯示出更顯著的抗白血病反應(yīng),在復(fù)發(fā)B細(xì)胞ALL患者中高恢復(fù)率達(dá)到90%。然而,在具有高風(fēng)險特征的個體中,如早期復(fù)發(fā)、難治性疾病和某些類型的淋巴瘤,治療結(jié)果仍然不佳。

目前,針對CD19的CAR-T細(xì)胞在約40%的化療耐藥性DLBCL、高級別B細(xì)胞淋巴瘤(HGBCL)和未經(jīng)前期治療的原發(fā)性縱隔B細(xì)胞淋巴瘤(PMBCL)患者中顯示出持續(xù)的緩解率。這些產(chǎn)品也用于至少經(jīng)過兩線前期治療后復(fù)發(fā)的侵襲性淋巴瘤患者。CAR-T細(xì)胞療法的進(jìn)步為治療NHL患者提供了高效的解決方案。

3.5.前列腺癌

盡管在轉(zhuǎn)移性前列腺癌(mPCa)中使用CAR-T細(xì)胞療法的研究有限,但已對這種情況下CAR-T細(xì)胞療法的潛在靶點(diǎn)進(jìn)行了研究。兩個重要的CAR-T細(xì)胞靶向抗原候選者是前列腺特異性膜抗原(PSMA)和前列腺干細(xì)胞抗原(PSCA)。體外和體內(nèi)模型表明PSMA-CAR-T細(xì)胞可以增殖并識別PSMA陽性細(xì)胞。第二代CAR-T細(xì)胞顯示出比前幾代更好的殺傷效果,代表了mPCa的一種新的免疫靶向方法。

在前列腺癌(PCa)中,已確定幾種蛋白質(zhì)由惡性細(xì)胞優(yōu)先表達(dá),包括前列腺特異性抗原(PSA)、前列腺酸性磷酸酶(PAP)、前列腺干細(xì)胞抗原(PSCA)、T細(xì)胞受體γ替代閱讀框蛋白(TARP)、瞬時受體電位(trp)-p8和前列腺特異性膜抗原(PSMA)。最近,各種研究探索了這些前列腺腫瘤相關(guān)抗原(TAAs)作為在PCa患者中誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的靶點(diǎn)。

總的來說,轉(zhuǎn)移性前列腺癌中CAR-T細(xì)胞療法的使用是一個積極研究的領(lǐng)域,雖然已經(jīng)獲得了有希望的臨床前結(jié)果,但需要進(jìn)一步調(diào)查以評估這種方法在臨床設(shè)置中的安全性和有效性。

3.6.膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

外泌體的使用為CAR-T細(xì)胞技術(shù)在實體瘤治療中的應(yīng)用,包括針對特定區(qū)域的腫瘤,如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM),帶來了希望。雖然CAR-T細(xì)胞療法在GBM中的探索還處于早期階段,但初步結(jié)果已經(jīng)顯示出使用這種方法的可行性、安全性甚至療效跡象。

在CAR-T細(xì)胞療法進(jìn)一步開發(fā)用于GBM時,需要解決的幾個挑戰(zhàn)包括增強(qiáng)CAR T細(xì)胞對腫瘤的滲透、優(yōu)化輸注劑量和頻率、調(diào)節(jié)免疫抑制性腫瘤微環(huán)境,以及解決GBM固有的分子異質(zhì)性。此外,與GBM的免疫療法相關(guān)的一般挑戰(zhàn),如管理合并類固醇使用、區(qū)分真正的腫瘤進(jìn)展與放射影像假進(jìn)展,以及識別潛在的反應(yīng)生物標(biāo)志物,需要在任何CAR-T細(xì)胞研究中考慮和解決。GBM的初始CAR靶標(biāo),如IL-13 Rα2、EGFRvIII和HER2,只是正在探索用于該疾病CAR靶向的潛在抗原的一些例子。針對ephrin-A2和EGFR的CAR-T細(xì)胞的臨床調(diào)查正在進(jìn)行中,最近發(fā)現(xiàn)了新的抗原,如CD70。這些研究和其他研究的結(jié)果備受期待,以進(jìn)一步推進(jìn)我們對GBM CAR-T細(xì)胞療法的理解。

總之,盡管存在需要克服的挑戰(zhàn),但早期結(jié)果已經(jīng)顯示出CAR-T細(xì)胞療法在GBM中的前景。正在進(jìn)行的臨床調(diào)查和探索新的抗原作為CAR靶點(diǎn)為這一具有挑戰(zhàn)性的疾病提供了改善療法的希望。

3.7.CAR-T細(xì)胞和溶瘤病毒治療

CAR-T細(xì)胞和溶瘤病毒(OVs)已顯示出針對血液和實體腫瘤的潛力。然而,作為單一療法,它們的效果有限,特別是在實體腫瘤的情況下。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),癌癥基因治療領(lǐng)域一直在專注于開發(fā)包括化療、放療和其他免疫療法(如免疫檢查點(diǎn)抑制劑ICIs)在內(nèi)的聯(lián)合治療策略。

將CAR-T細(xì)胞和OVs結(jié)合起來可能改善各種類型癌癥患者的治療結(jié)果。通過整合兩種方法的優(yōu)勢,有潛力增強(qiáng)腫瘤靶向、免疫激活和治療效果。然而,需要進(jìn)一步的研究和臨床試驗來評估這些聯(lián)合策略在更廣泛的癌癥類型和患者群體中的安全性、可行性和有效性。

3.8.CAR-T細(xì)胞療法的局限性

確實,為了充分發(fā)揮CAR-T細(xì)胞療法的潛力,需要解決幾個挑戰(zhàn)。其中一些挑戰(zhàn)包括理解腫瘤微環(huán)境。宿主腫瘤微環(huán)境在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用,可能影響CAR-T細(xì)胞療法的效果。另一個挑戰(zhàn)是擴(kuò)大CAR-T療法的適用性,因為需要使CAR-T療法可用于治療更廣泛的人類癌癥。這涉及識別和測試新抗原以及優(yōu)化CAR設(shè)計以針對特定類型的癌癥。此外,CAR-T療法目前成本高昂,對許多患者來說可能負(fù)擔(dān)不起。解決CAR-T細(xì)胞療法的定價和可負(fù)擔(dān)性問題是確保更廣泛獲取和可用性的關(guān)鍵。管理副作用是另一個問題;CAR-T細(xì)胞療法可能與副作用相關(guān),如CRS、高燒、竇性心動過速、低血壓、低氧、神經(jīng)毒性、心臟功能抑制、其他器官功能障礙和移植物抗宿主。℅VHD)。需要開發(fā)管理這些副作用的策略以提高患者安全和治療效果。

CAR-T細(xì)胞可能會經(jīng)歷耗竭和衰老,導(dǎo)致功能減弱和療效降低。理解和解決T細(xì)胞耗竭對于最大化CAR-T細(xì)胞療法的長期效果至關(guān)重要。

增強(qiáng)對免疫檢查點(diǎn)阻斷的反應(yīng)在癌癥治療中很重要。耗竭的T細(xì)胞可能會抑制效應(yīng)免疫并降低對免疫檢查點(diǎn)阻斷療法的反應(yīng)性。檢查點(diǎn)阻斷療法通過靶向調(diào)節(jié)T細(xì)胞反應(yīng)的免疫檢查點(diǎn),在癌癥治療中取得了重大突破。一項研究探討了免疫檢查點(diǎn)阻斷的重要性以及耗竭T細(xì)胞在抑制效應(yīng)T細(xì)胞中的作用。這項研究重點(diǎn)關(guān)注了耗竭T細(xì)胞、針對程序性細(xì)胞死亡蛋白1(PD-1)的免疫檢查點(diǎn)阻斷和激進(jìn)癌癥干細(xì)胞(CSCs)的產(chǎn)生和維持之間的關(guān)系。CSCs是腫瘤內(nèi)具有自我更新和腫瘤啟動能力的一小部分細(xì)胞,有助于腫瘤生長和治療抵抗。作者證明,對PD-1阻斷無反應(yīng)的終末耗竭CD8+T細(xì)胞在促進(jìn)激進(jìn)CSCs的產(chǎn)生和維持中扮演了重要角色。他們發(fā)現(xiàn),腫瘤微環(huán)境中耗竭CD8+T細(xì)胞的存在導(dǎo)致CSCs上免疫檢查點(diǎn)分子(如PD-L1)的表達(dá)增加。這種耗竭T細(xì)胞和CSCs之間的相互作用導(dǎo)致效應(yīng)T細(xì)胞活性的抑制和增強(qiáng)CSC干細(xì)胞特性。

需要探索克服T細(xì)胞耗竭和增強(qiáng)對免疫檢查點(diǎn)抑制劑反應(yīng)的策略,以改善聯(lián)合療法的結(jié)果。

應(yīng)對這些挑戰(zhàn)將需要科學(xué)家、臨床醫(yī)生和行業(yè)合作伙伴之間的持續(xù)研究、創(chuàng)新和合作。盡管存在這些挑戰(zhàn),對CAR-T細(xì)胞療法的日益增長的知識提供了寶貴的見解,可以指導(dǎo)該領(lǐng)域的進(jìn)一步改進(jìn)和進(jìn)步。

4.CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體的優(yōu)勢

CAR-T細(xì)胞療法存在局限性,包括強(qiáng)烈的毒性、抗原逃逸和腫瘤浸潤的限制。然而,CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體(EVs)提供了一種更安全且潛在有效的免疫療法選擇,在癌癥研究中引起了興趣。這些外泌體可以定制攜帶各種貨物,如針對腫瘤的受體、小干擾RNA(siRNAs)或細(xì)胞因子,這些物質(zhì)增強(qiáng)了抗癌效果。CAR T細(xì)胞衍生的細(xì)胞外囊泡(EVs)的顯著益處包括安全性(無細(xì)胞性質(zhì))、易于修改、可檢測性和癌癥的特異性。以下段落將進(jìn)一步解釋這一點(diǎn),并在表1中描述。

4.1.更可控的條件

與輸注CAR表達(dá)T細(xì)胞相關(guān)的最嚴(yán)重的副作用之一是CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的CRS。CRS的癥狀包括惡心、頭痛、心動過速、低血壓、皮疹和呼吸急促。這些癥狀是由免疫細(xì)胞分泌細(xì)胞因子引起的。細(xì)胞因子風(fēng)暴是一種嚴(yán)重的CRS,經(jīng)常導(dǎo)致低血壓和高燒,最終可能導(dǎo)致器官衰竭甚至死亡。幾乎三分之二的CAR-T細(xì)胞患者經(jīng)歷了CRS,通常出現(xiàn)在細(xì)胞輸注后10天。在最初的CAR-T細(xì)胞臨床試驗中,有兩例報告的死亡。這種潛在致命的后果主要與CAR-T細(xì)胞不受控制的細(xì)胞因子分泌有關(guān)。首先,由大量輸注的抗腫瘤淋巴細(xì)胞(高達(dá)10^11)釋放的細(xì)胞因子引起的全身性炎癥反應(yīng)類似于膿毒癥。如果細(xì)胞因子風(fēng)暴導(dǎo)致心律失常、心臟驟停、肝衰竭或腎衰竭,接受者的生命可能處于危險之中。其次,CAR-T細(xì)胞可能會失控擴(kuò)張,并表現(xiàn)為“活性藥物”,導(dǎo)致CRS。第二代和第三代CAR結(jié)構(gòu)中成本刺激受體如CD28、4-1BB、DPA10、OX40或ICOS的作用顯著提高了反復(fù)抗原暴露后的絕對T細(xì)胞增殖。例如,在慢性淋巴細(xì)胞性白血病患者中,4-1BB整合的CD19 CAR-T細(xì)胞在給藥后可以增殖超過1000倍。CAR-T細(xì)胞的體內(nèi)擴(kuò)張被認(rèn)為是必不可少的,并且與毒性和反應(yīng)有關(guān)。在重癥監(jiān)護(hù)室中,類固醇、升壓藥和IL-6阻斷劑以及支持性治療都已成功用于解決CRS相關(guān)問題。與傳統(tǒng)藥物引起的副作用不同,CAR-T細(xì)胞引起的毒性不能僅通過減少藥物劑量來控制。研究人員嘗試在CAR中加入自殺基因作為安全開關(guān),以在極度毒性的情況下消除CAR-T細(xì)胞。這種策略涉及工程化CAR-T細(xì)胞,使其具有自殺基因,當(dāng)出現(xiàn)不良反應(yīng)時可以激活以誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。包括這個安全開關(guān),允許及時和控制性地消除CAR-T細(xì)胞,最小化對患者的潛在傷害。CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體有潛力被用作對癌細(xì)胞的直接攻擊,使這些“活性藥物”更容易控制。這是因為外泌體具有與CAR-T細(xì)胞相同的生物學(xué)特性。CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體可以通過直接攻擊腫瘤來控制CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的毒性,并取代對免疫細(xì)胞的需求(圖2)。Zitvogel及其同事的初步研究提供了這一理論。在他們的體內(nèi)研究中,用腫瘤肽脈沖的小鼠DC產(chǎn)生的外泌體導(dǎo)致了現(xiàn)有腫瘤的排斥。體外,DC產(chǎn)生的外泌體在誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)方面與具有相似數(shù)量的DCs(0.5×10^6至1×10^6 DCs)的細(xì)胞一樣有效。Peters等人的早期研究表明,人類T細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體在細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)與其靶細(xì)胞之間的相互作用中至關(guān)重要。CTL的表面膜分子,如T細(xì)胞受體(TCR)、CD3和CD8,存在于CTL衍生的外泌體中。這些分子允許外泌體特異性地靶向和殺死腫瘤細(xì)胞。當(dāng)外泌體與腫瘤細(xì)胞結(jié)合時,外泌體上的TCR與腫瘤細(xì)胞的抗原/MHC復(fù)合物相互作用。這種相互作用觸發(fā)了外泌體與腫瘤細(xì)胞之間的共軛形成。然后共軛對外泌體和腫瘤細(xì)胞傳遞致命一擊,導(dǎo)致其死亡。外泌體對外泌體靶向的腫瘤細(xì)胞傳遞的致命一擊是由蛋白質(zhì)和其他分子的釋放引起的,包括穿孔素、顆粒酶和溶酶體酶。TCR激活刺激了CTL衍生的外泌體的產(chǎn)生,類似的工作已經(jīng)證明TCR/CD3復(fù)合物存在于人類CTL衍生的外泌體的膜中。

圖2 A. 腫瘤微環(huán)境(TME)以有限的血管形成、低氧水平(缺氧)和豐富的細(xì)胞外基質(zhì)成分為特征。缺氧可能會損害CAR-T細(xì)胞的功能和存活,降低其靶向腫瘤細(xì)胞的有效性。B. 一旦識別到腫瘤抗原,CAR T細(xì)胞通過釋放炎癥細(xì)胞因子啟動免疫反應(yīng)。這觸發(fā)免疫細(xì)胞產(chǎn)生大量細(xì)胞因子,導(dǎo)致一種稱為細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)的狀況。CRS主要是由激活的免疫細(xì)胞(包括T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞(MQ)、B細(xì)胞、單核細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DC))釋放的眾多炎癥因子引起的全身性炎癥反應(yīng)。CRS的臨床表現(xiàn)包括發(fā)熱和多個器官功能障礙。C. 外泌體與CAR-T細(xì)胞共享相似的特性,使它們成為控制CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的毒性的潛在工具,通過直接靶向腫瘤并可能取代免疫細(xì)胞的需求。這些外泌體包含在T細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的表面膜分子,如T細(xì)胞受體(TCR)和CD8,使它們能夠選擇性地靶向并消除腫瘤細(xì)胞。外泌體與腫瘤細(xì)胞結(jié)合時,外泌體上的TCR與腫瘤細(xì)胞的抗原/MHC復(fù)合體相互作用,導(dǎo)致外泌體與腫瘤細(xì)胞之間形成共軛。這種共軛對外泌體和腫瘤細(xì)胞造成致命打擊,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。

與CAR-T細(xì)胞相比,CAR-T EVs和外泌體顯示出更低的毒性潛力。這使它們適合作為無細(xì)胞免疫療法劑,這可能簡化了監(jiān)管批準(zhǔn),因為它們可能不被歸類為先進(jìn)治療藥物產(chǎn)品。此外,CAR-T外泌體具有低免疫原性,允許它們在第三方環(huán)境中作為現(xiàn)成產(chǎn)品使用。與親代細(xì)胞不同,EVs和外泌體可以輕松穿透腫瘤屏障,即使是在具有顯著纖維反應(yīng)的腫瘤中。研究表明,通過刺激生產(chǎn)細(xì)胞可以提高EV的產(chǎn)生和功能。在自體CAR生產(chǎn)中使用CAR-T EV療法消除了將腫瘤細(xì)胞重新引入患者的風(fēng)險,這是CAR-T細(xì)胞療法的一個擔(dān)憂。已經(jīng)觀察到,殘留的腫瘤細(xì)胞可能無意中獲得CAR表達(dá),導(dǎo)致對CAR-T細(xì)胞療法產(chǎn)生抗藥性。來自T淋巴細(xì)胞的EVs表達(dá)TCR和促凋亡分子,賦予它們細(xì)胞毒性和抗原特異性。這表明CAR-T細(xì)胞衍生的EVs可以有效傳遞促凋亡信號到癌細(xì)胞。然而,CAR分子在CAR-T細(xì)胞衍生的EVs上的存在對于誘導(dǎo)特定的癌細(xì)胞死亡至關(guān)重要,類似于它們的親代CAR-T細(xì)胞。通過優(yōu)化外泌體的釋放和表面CAR的表達(dá),可以提高CAR表達(dá)外泌體的產(chǎn)生。TCR激活已被證明可以增加CTL衍生的外泌體的產(chǎn)生。另一方面,通過各種抗原刺激技術(shù)可以實現(xiàn)外泌體上更高水平的CAR表達(dá)。這些包括使用涂有重組CAR靶抗原的細(xì)胞珠或使用表達(dá)CAR抗原的細(xì)胞。這些策略可以幫助提高CAR表達(dá)外泌體產(chǎn)生的效果和效率。

盡管對CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體的全面理解仍在研究中,但它們極有可能將抗原靶向的細(xì)胞毒性傳遞給癌細(xì)胞。這是因為它們表面含有可以與癌細(xì)胞結(jié)合的靶向分子,以及可以殺死癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性分子。

4.2.直接攻擊者

CAR-T細(xì)胞療法在治療實體瘤方面的效果不如淋巴惡性腫瘤。多種癌癥的腫瘤微環(huán)境可能會干擾CAR-T細(xì)胞的抗癌功能,除了用于CAR構(gòu)建的腫瘤抗原的特異性。CAR-T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞之間的細(xì)胞間相互作用是這種抗癌方法的關(guān)鍵需求。然而,實體瘤具有豐富的基質(zhì),CAR-T細(xì)胞必須穿透,這與淋巴惡性腫瘤不同。至少有兩種方式,實體瘤微環(huán)境限制了CAR-T細(xì)胞的有效性。首先,CAR-T細(xì)胞的功能可能受到腫瘤介導(dǎo)的免疫抑制的限制。腫瘤微環(huán)境通過影響CAR-T細(xì)胞的體外操作后的T淋巴細(xì)胞功能,從而干擾CAR-T細(xì)胞的效力的第二種機(jī)制。這可能使它們難以穿透實體瘤的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)。Caruana等人提供了支持上述機(jī)制的直接證據(jù)。ECM的主要成分,肝素硫酸蛋白聚糖,被酶肝素酶(HPSE)降解,該酶被設(shè)計為在CAR-T細(xì)胞上表達(dá)。HPSE CAR-T細(xì)胞減少ECM的能力被證明有助于腫瘤T細(xì)胞浸潤,并最終提高抗癌效力。然而,由于它們的納米級大小,CAR-T細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體可以用作直接的癌癥吸引劑,這可能有助于CAR介導(dǎo)的抗癌療法。從CAR-T細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體必須能夠作為直接攻擊者,并且能夠針對特定的抗原靶向腫瘤位置,以替代抗癌療法中的CAR-T細(xì)胞。與需要治療性細(xì)胞主動移動到目標(biāo)部位的基于細(xì)胞的療法不同,無細(xì)胞外泌體可以通過生物液體如血液循環(huán)傳遞。外泌體能夠穿越生物屏障,包括腫瘤血液屏障(BTB)和血腦屏障(BBB)。這一事實得到了支持,即在體液中發(fā)現(xiàn)了源自腫瘤細(xì)胞的外泌體。此外,靜脈注射的外泌體被腫瘤的高度保留效應(yīng)和滲漏的血管系統(tǒng)推向腫瘤。據(jù)報道,外泌體在體內(nèi)被動傳輸,但它們的目標(biāo)導(dǎo)向分布主要受其表面組織特異性受體的影響,這些受體源自親代細(xì)胞。外泌體可以通過將內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到目標(biāo)細(xì)胞來殺死癌細(xì)胞。這可以通過三種不同的機(jī)制發(fā)生。首先,通過直接接觸,外泌體可以與目標(biāo)細(xì)胞表面的特定受體結(jié)合,觸發(fā)促進(jìn)細(xì)胞死亡的信號級聯(lián)。這種相互作用可以激活誘導(dǎo)凋亡的途徑或刺激針對腫瘤細(xì)胞的免疫反應(yīng)。其次,外泌體可以與目標(biāo)細(xì)胞的質(zhì)膜融合,導(dǎo)致生物活性分子(如蛋白質(zhì)和核酸)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。這些轉(zhuǎn)移的組分可以破壞細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài),啟動凋亡途徑或干擾關(guān)鍵的細(xì)胞過程。最后,外泌體可以通過內(nèi)吞作用被目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)化,允許其貨物釋放到細(xì)胞內(nèi)空間。外泌體的內(nèi)容物,包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸,然后可以發(fā)揮細(xì)胞毒性作用,觸發(fā)程序性細(xì)胞死亡或調(diào)節(jié)細(xì)胞功能。這三種機(jī)制共同展示了外泌體如何有效地介導(dǎo)殺死腫瘤細(xì)胞并促進(jìn)抗癌反應(yīng)。

4.3.靶向特異性

CAR結(jié)構(gòu)中的抗體衍生的單鏈可變片段(scFv)控制CAR-T細(xì)胞的靶向特異性。靶向攻擊屬性依賴于CD19特異性scFv在使用CD19-CAR-T細(xì)胞治療CD19陽性血液系統(tǒng)惡性腫瘤的治療方法中。正常器官或組織中也表達(dá)相同的抗原,這就是所謂的“靶向腫瘤外”的影響。細(xì)胞膜蛋白,如參與細(xì)胞靶向的蛋白,可能在生物發(fā)生過程中被運(yùn)輸?shù)酵饷隗w。根據(jù)Muntasell等人的研究,在24小時內(nèi),B細(xì)胞表面結(jié)合的肽-MHC II復(fù)合物中有12%被內(nèi)吞、運(yùn)輸?shù)蕉嗯蒹w,并在外泌體上釋放。

親代細(xì)胞的外泌體很可能能夠傳遞靶向特性。許多臨床前研究支持了這一觀點(diǎn),盡管對CAR-T細(xì)胞制造的外泌體還需要更多的研究。Alvarez-Erviti等人在他們的研究中提供了針對性外泌體的直接證據(jù)。他們通過基因修飾樹突狀細(xì)胞表達(dá)Lamp2b,這是一種與神經(jīng)元特異性狂犬病病毒糖蛋白(RVG)肽段相關(guān)的外泌體膜蛋白,成功制備了針對小鼠大腦的外泌體。然后他們使用這些外泌體作為向大腦輸送siRNA的遞送系統(tǒng)。RVG的可用性,作為一種配體,精確地與神經(jīng)元中的乙酰膽堿受體結(jié)合,決定了它們在系統(tǒng)遞送后如何精確地分布到神經(jīng)元。由于間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)對原發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤部位的偏好,MSC介導(dǎo)的抗癌方法成為廣泛研究的主題。與細(xì)胞對應(yīng)物相比,CAR-T外泌體提供了幾個有希望的優(yōu)勢,包括高靶向特異性、對PD-L1免疫抑制不敏感,以及降低誘發(fā)細(xì)胞因子釋放綜合征的風(fēng)險。來自靶向間皮素(MSLN)的CAR-T細(xì)胞的外泌體也觀察到了類似的鼓舞人心的結(jié)果。這些外泌體通過分泌穿孔素和顆粒酶B,有效地靶向MSLN陽性和三陰性乳腺癌細(xì)胞,展示了它們的效率。重要的是,在BT-549和MDA231-MSLN異種移植乳腺癌腫瘤模型中進(jìn)行的體內(nèi)研究表明,具有低毒性的顯著抗腫瘤效果。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了CAR-T外泌體作為一種有前途的癌癥治療方法的潛力。

腫瘤衍生的生物因子和MSCs中匹配受體的存在是MSCs能夠進(jìn)行腫瘤定向歸巢的必要條件。腫瘤通常被描述為“永不愈合的傷口”,因為它們是細(xì)胞因子、趨化因子和其他炎癥介質(zhì)的持續(xù)來源。然而,MSCs表達(dá)多種生長因子的受體,如PDGF和IGF-1,以及趨化因子受體,包括CCR2、CCR3、CCR4和CCL5[101]。值得注意的是,所有表面標(biāo)志物、信號分子和細(xì)胞粘附分子也存在于MSC衍生的外泌體中,這表明外泌體可能采用親代細(xì)胞的歸巢模式,并獲得與其親代細(xì)胞相同的一系列表面受體和相關(guān)結(jié)合蛋白。

這種天然的趨向性表明,選擇理想的細(xì)胞來源進(jìn)行器官特異性治療方法的外泌體衍生是至關(guān)重要的。然而,工程化的CARs可以提供非HLA限制的細(xì)胞表面成分識別,并不依賴于HLA進(jìn)行抗原處理和呈遞。因此,CAR-T更廣泛地適用于具有多樣化HLA的患者群體。

4.4.適應(yīng)癌癥的復(fù)雜性和變化

除了賦予CAR-T細(xì)胞抗原特異性靶向能力外,工程化的CARs還增強(qiáng)了CAR-T細(xì)胞的生長和細(xì)胞因子產(chǎn)生。細(xì)胞因子是最直接的攻擊者,在CAR-T細(xì)胞內(nèi)(主要是白細(xì)胞介素,如IL-2、IL-7、IL-15或IL-21)顯著擴(kuò)大。然而,由于癌組織極度異質(zhì),癌細(xì)胞高度適應(yīng),這是藥物抗性的基礎(chǔ),沒有特定的攻擊者或藥物能夠有效治療任何特定的癌癥。在藥物治療開始之前,幾乎所有癌癥病例中近50%存在對化療的內(nèi)在抗性,而在剩余的50%癌癥病例中,獲得性抗性發(fā)生在相當(dāng)一部分中。由于癌細(xì)胞的巨大異質(zhì)性和復(fù)雜生物學(xué)特性,表現(xiàn)出廣泛的個體變異,迄今為止所有克服化療抗性的嘗試都失敗了。這可能是CD19-CAR-T細(xì)胞療法在CD19+B細(xì)胞白血病患者中成功有限的原因。理想的抗癌策略應(yīng)該是多樣化的,并能夠同時采取行動,考慮到癌癥的異質(zhì)性和可變性?拱┧幬镆部梢愿鶕(jù)患者的獨(dú)特情況進(jìn)行調(diào)整。事實上,CAR-T細(xì)胞和CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體提供了執(zhí)行上述修改的有利平臺。

通過CAR-T細(xì)胞,可以間接添加額外的抗癌藥物。外泌體通過從親代細(xì)胞向受體細(xì)胞運(yùn)輸各種信息,包括蛋白質(zhì)、mRNAs、ncRNAs和miRNAs,作為細(xì)胞間通信的手段。外泌體和親代細(xì)胞都含有絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)、mRNAs和miRNAs。細(xì)胞外蛋白酶和RNases防止外泌體攜帶的蛋白質(zhì)和RNAs降解,延長它們的半衰期,并增強(qiáng)它們的生物活性。根據(jù)小鼠的臨床前研究,從用腫瘤肽脈沖的DCs中分離出的外泌體能夠在體內(nèi)啟動特定的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞,并以T細(xì)胞依賴的方式抑制已建立的小鼠腫瘤的生長,展示了從親代細(xì)胞到外泌體的刺激誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)移的操縱。以前已經(jīng)顯示,當(dāng)HepG2(肝癌細(xì)胞)和ASPC-1(胰腺癌細(xì)胞)暴露于用抗癌基因TRAIL工程化的MSCs的條件培養(yǎng)基(CM)時,它們具有顯著的細(xì)胞毒性。

由MSCs產(chǎn)生的外泌體可能在將抗癌劑從MSCs運(yùn)輸?shù)桨┘?xì)胞中起著至關(guān)重要的作用。因為TRAIL表達(dá)載體被用于這種抗癌基因工程,TRAIL通過外泌體的遞送可能以cDNA、mRNA或蛋白質(zhì)的形式進(jìn)行。研究表明,使用心肌梗死模型,體外培養(yǎng)的基因修飾MSCs的CM在預(yù)防心室重塑方面的效果與細(xì)胞移植相當(dāng)。一個或多個癌細(xì)胞攻擊者可能在體外擴(kuò)增的CAR-T細(xì)胞中外泌體的生物合成過程中被間接加載。之后,根據(jù)患者的治療情況,可以替換多個和額外的攻擊者,當(dāng)與內(nèi)在的T淋巴細(xì)胞細(xì)胞因子結(jié)合時。

此外,抗癌藥物可以直接裝載到由CAR-T細(xì)胞制成的外泌體中。外泌體可能包含親水性和疏水性物質(zhì),因為它們類似于脂質(zhì)體,也具有水核心和雙脂膜。對于像mRNA、siRNA和miRNA這樣的親水性分子,可以通過短暫的物理(例如,電穿孔)或化學(xué)(例如,脂質(zhì)體介導(dǎo))破壞外泌體膜來實現(xiàn)外泌體裝載。在Alvarez-Erviti等人的研究中,通過電穿孔將外源siRNA直接裝載到樹突狀細(xì)胞衍生的外泌體中,這導(dǎo)致了目標(biāo)細(xì)胞中目標(biāo)基因的mRNA和蛋白表達(dá)顯著下調(diào)。然而,短暫的直接共孵育可以使外泌體裝載疏水性分子。

通過外泌體傳遞的抗癌基因產(chǎn)物更容易使用,因為它們充當(dāng)納米載體。P53、Myc和磷酸酶及張力蛋白同源物(PTEN)是大多數(shù)抗癌基因產(chǎn)物影響腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制的例子。在間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)介導(dǎo)的基因治療領(lǐng)域,MSC被用作傳遞抗癌基因的載體。細(xì)胞內(nèi)的抗癌基因產(chǎn)物需要在MSC中產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外空間,然后它們需要穿透附近的腫瘤細(xì)胞,通過生物膜,這是大多數(shù)大分子的自然屏障,包括肽和蛋白質(zhì)。因此,相關(guān)表達(dá)載體的構(gòu)建通常包含一個前導(dǎo)序列和一個轉(zhuǎn)錄激活因子(TAT)。然而,外泌體已被證明可以穿過血漿膜以將貨物傳遞給受體細(xì)胞。例如,來自樹突狀細(xì)胞的外泌體可以將裝載有肽段的MHC I和II復(fù)合體傳遞給其他樹突狀細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞以控制免疫反應(yīng)。來自親本細(xì)胞的mRNA和蛋白質(zhì)可以直接轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,避免了生物膜。從理論上講,通過外泌體生物發(fā)生,基因工程化的MSC可以以所有可能的形式傳遞抗癌基因產(chǎn)物,包括cDNA、mRNA和蛋白質(zhì)。這可能解釋了分泌TRAIL和非分泌TRAIL的工程化MSC誘導(dǎo)的癌細(xì)胞死亡之間缺乏區(qū)別。顯然,外泌體將擴(kuò)展和改善基于細(xì)胞的基因治療在癌癥治療中的應(yīng)用,正確應(yīng)用的話。CAR T細(xì)胞衍生的外泌體對腫瘤細(xì)胞的一些治療潛力在表2中總結(jié)。

5.結(jié)論

利用經(jīng)過基因改造表達(dá)CAR的T淋巴細(xì)胞,基于CAR的過繼性免疫療法可以引發(fā)既是T細(xì)胞介導(dǎo)的,又是針對目標(biāo)抗原的特異性免疫反應(yīng)。輸注到體內(nèi)后,CAR-T細(xì)胞作為“活藥”持續(xù)對預(yù)期的惡性細(xì)胞發(fā)起細(xì)胞毒性攻擊。它們自己的壽命和體內(nèi)未來的擴(kuò)展決定了它們強(qiáng)大的腫瘤殺傷能力將持續(xù)多久。然而,不可能充分控制CAR-T細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子量或這些細(xì)胞的體內(nèi)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài),這是CRS、細(xì)胞因子風(fēng)暴和“靶向腫瘤外”反應(yīng)等不良事件的潛在來源。

由CAR-T細(xì)胞制成的外泌體具有巨大的治療潛力,因為它們可以取代CAR-T細(xì)胞,瞄準(zhǔn)腫瘤細(xì)胞。外泌體可以作為癌癥治療的直接對手,取代CAR-T細(xì)胞,由于它們的無細(xì)胞性質(zhì)和生物學(xué)特性,具有明顯的優(yōu)勢。首先,使用外泌體作為“現(xiàn)成”試劑使CRS可控。外泌體的適當(dāng)使用也為CAR-T技術(shù)治療實體瘤鋪平了道路,包括由于它們的納米尺寸而針對特定區(qū)域的腫瘤,如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。第三,除了CAR-T細(xì)胞的內(nèi)在細(xì)胞因子外,還可以向CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體中添加額外的攻擊者以防止?jié)撛诘目顾幮,第四,這兩種平臺(即CAR-T細(xì)胞和CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體)的聯(lián)合和/或交替使用無疑將加強(qiáng)基于CAR的癌癥治療的應(yīng)用。

根據(jù)圖3所示的在臨床環(huán)境中使用CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體的提出方法,收集癌癥患者的外周血T細(xì)胞,將CAR通過病毒或非病毒方式插入T細(xì)胞,體外擴(kuò)展CAR工程化的T細(xì)胞,分離外泌體,然后給患者外泌體;谕饷隗w的獨(dú)特特性,如大。30-150納米)、密度(1.1-1.18 g/ml)和進(jìn)化上保守的蛋白質(zhì)分子集合(CD9、CD63、CD81、Alix和Tsg101),可以從培養(yǎng)基中使用多種技術(shù)分離CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體,包括超濾、超速離心和抗體偶聯(lián)磁珠上的親和捕獲。

圖3 目標(biāo)識別的進(jìn)展、提高腫瘤穿透性、毒性管理以及研究聯(lián)合療法為CAR-T細(xì)胞療法成功應(yīng)用于實體瘤提供了樂觀的前景。這些進(jìn)步使我們更接近于個性化和精準(zhǔn)的癌癥治療。收集癌癥患者的外周血樣本以分離總的有核細(xì)胞。然后,在存在T細(xì)胞刺激因子(如CD3和CD28抗體)的條件下培養(yǎng)這些細(xì)胞。通過病毒或非病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)引入嵌合抗原受體(CARs)對選定的CD8+T細(xì)胞進(jìn)行遺傳修飾。進(jìn)一步擴(kuò)展CAR工程化的T細(xì)胞。從CAR-T細(xì)胞中分離出外泌體。最后,在化療預(yù)處理后,將分離出的外泌體重新輸回同一患者體內(nèi)。

在使用CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體進(jìn)行任何臨床設(shè)置之前,確實有必要進(jìn)行臨床前研究以對它們進(jìn)行表征。總之,一種有希望的癌癥治療方法是基于CAR的T細(xì)胞過繼性免疫療法。作為一種前沿且有效的治療方法,由于癌癥的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性,它正遇到一些缺陷或限制。從CAR-T細(xì)胞衍生的外泌體可能取代CAR-T細(xì)胞,作為終極攻擊者,作為這種有效方式的延伸,從而克服當(dāng)前治療模型中的一些缺點(diǎn)。通過適當(dāng)整合細(xì)胞和外泌體平臺,這種有效的治療方法將變得更加功能強(qiáng)大,并應(yīng)使我們更接近于創(chuàng)造一種新的針對性癌癥治療選擇。

此外,作為未來發(fā)展,我們可以參考選擇性地裝載所需的mRNA或控制目標(biāo)基因裝載在外泌體中。最近的研究提出了選擇性裝載mRNA或控制目標(biāo)基因裝載到外泌體中的策略。這包括工程化供體細(xì)胞、修改外泌體表面和使用合成納米顆粒。未來的進(jìn)展旨在增強(qiáng)特定轉(zhuǎn)錄物的靶向和整合,提高穩(wěn)定性,并優(yōu)化裝載效率。創(chuàng)新的基因遞送系統(tǒng)和識別外泌體和受體細(xì)胞上的具體標(biāo)記可以實現(xiàn)精確的貨物遞送。這些發(fā)展為精準(zhǔn)醫(yī)療和基因治療等治療應(yīng)用帶來了希望。

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