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相同信号、不同命运,CD28 CAR-T和4-1BB CAR-T的差异根源

模拟天然T细胞信号的合成受体,正在被用于癌症、自身免疫和感染的免疫治疗。嵌合抗原受体(CARs)、嵌合共刺激受体和工程T细胞受体(TCRs)等通过将基因转导入T细胞,以特异性重定向T细胞,启动效应T细胞活化,促进T细胞增殖及效应功能。

其中应用最成功的是CARs,它由细胞外抗原特异性单链可变免疫球蛋白片段(scFv),融合到T细胞胞内活化信号结构域。CARs展现出良好的抗肿瘤效应,但也引起威胁生命的细胞因子风暴及神经毒性,这些均与激活的胞内结构域信号相关。

CAR的基本结构及共刺激结构域(文献1)

TCR被激活后,连接在TCR的CD3𝜀,𝛾链上的ITAM发生磷酸化。结合来自于共刺激分子及细胞因子的信号,改变T细胞转录程序,诱导增殖,促进细胞毒性功能,刺激细胞因子释放。

CD28和4-1BB CAR-T的差异

CARs则将CD3 和共刺激分子CD28或者4-1BB结合在一起。无论是CD28/CD3CAR-T还是4-1BB/CD3CAR-T均取得了很好的效果,但是二者的细胞行为学还是有很大差别。CD28/CD3 CAR-T在输注后的7天开始剧烈增殖,但很少能够持续存留60天以上。4-1BB/CD3CAR-T在输注后7-14天达到峰值,之后可以持续存留数月。4-1BB/CD3 CARs有更大的线粒体质量,细胞更多表现记忆表型,在慢性抗原刺激下可以长时间保留效应功能。

CD28和4-1BB CAR-T差异的内在机制

CD28/CD3和4-1BB/CD3CART细胞的表型、功能及存留时间的差异,由哪些机制决定?

CAR信号通路及功能(文献2)

通过CD28/CD3 CAR和4-1BB/CD3CAR的活化信号,会产生几乎相同的蛋白质磷酸化事件( PLC-γ1 、ZAP-70、CAR-CD3 pTyr142等磷酸化),提示二者使用了相同的信号通路。

信号通路磷酸化(文献3)

虽然二者使用相同的信号通路,但是质谱定量结果显示:CD28/ CD3引起磷酸化水平,均显著高于4-1BB/ CD3。

质谱定量磷酸化动力学(文献3)

在活化marker(CD69