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近日，來自貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個多機構(gòu)團隊，通過理解多發(fā)性硬化癥中，T細胞如何滲透進大腦，開發(fā)出了能夠穿透血腦屏障的T細胞。
并根據(jù)此，設(shè)計了一種新型CAR-T細胞，臨床前試驗顯示，其能夠穿透血腦屏障，顯著延長膠質(zhì)母細胞瘤小鼠的生存期。這一重磅研究發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Nature》上。
免疫細胞的超分辨率成像顯示：由“導(dǎo)航系統(tǒng)(HS)”產(chǎn)生的觸手增長，使免疫系統(tǒng)具有穿透血腦屏障對抗腦癌的能力(圖片來源 nature)
論文的主要作者，貝勒醫(yī)學(xué)院細胞與基因治療中心兒科副教授Nabil Ahmed博士表示：“基于T細胞的免疫療法是一個新興領(lǐng)域，在針對癌癥和其他疾病的臨床試驗中已然顯示出前景，然而，治療性T細胞準(zhǔn)確到達病灶的能力仍然是其有效性的一個主要限制因素，特別是對于腦腫瘤。”
其中原因則是因為血腦屏障的存在，本是能夠阻止某些物質(zhì)(多半是有害的)由血液進入腦組織的重要角色，卻成了癌細胞的保護傘(免疫細胞進不去??！)。
靈感源自多發(fā)性硬化癥
事實上，并不是所有的T細胞都突破不了血腦屏障的防線。研究人員了解到，多發(fā)性硬化癥患者的T細胞能夠進入腦部，對神經(jīng)細胞造成傷害。
在這類腦部疾病中，血腦屏障會發(fā)生變化，使介導(dǎo)疾病的免疫細胞優(yōu)先進入，通過破壞神經(jīng)的保護性覆蓋而引起疾病。相比之下，在腦癌的研究中，研究小組發(fā)現(xiàn)，為了避免腫瘤的死亡，血腦屏障阻止了專門負(fù)責(zé)摧毀腫瘤的T細胞進入。
所以介導(dǎo)疾病的T細胞是如何突破血腦屏障的呢？如果能知曉個中原委，那么開發(fā)出能夠穿透血腦屏障的T細胞，狂虐腦腫瘤則指日可待！
大家都是T細胞 為何你如此
終于，在經(jīng)過多方的共同努力治療，研究人員找到了T細胞順利進入腦部的關(guān)鍵所在：
在多發(fā)性硬化癥中，通過血腦屏障的途徑是經(jīng)過精心協(xié)調(diào)的過程。首先，T細胞與血腦屏障內(nèi)皮表面過表達的粘附分子ALCAM結(jié)合，在所謂的“主要粘附波”中將T細胞松散地束縛在內(nèi)皮上。在結(jié)合ALCAM后，成功穿越還需要“次要粘附波”，這時，ICAM-1與VCAM-1等分子會緊密粘附在T細胞上，助力T細胞成功穿越血腦屏障，進入大腦。
不出所料，當(dāng)研究人員觀察腦癌中的血腦屏障時，發(fā)現(xiàn)其與多發(fā)性硬化相似，癌癥相關(guān)的內(nèi)皮細胞也過表達ALCAM，但相比之下，且減少了ICAM1并消除了VCAM1。這無疑是砍掉了T細胞穿透血腦屏障的左膀右臂了。
能力不夠 裝備來湊
是時候，展現(xiàn)真正的本領(lǐng)了！
對T細胞表面的CD6蛋白進行修飾，增強T細胞與ALCAM的結(jié)合能力(圖片來源 nature)
既然是失去了左膀右臂，因粘附力強度不夠而無法穿透血腦屏障，那就想辦法增加粘附力。
于是，該研究團隊通過對T細胞表面的CD6蛋白進行修飾，來增強T細胞與ALCAM的結(jié)合能力(HS T細胞)。Ahmed教授表示，這樣也許能夠在T細胞和內(nèi)皮細胞之間建立足夠緊密聯(lián)系來克服血腦屏障的僵局。
HS T細胞在腦腫瘤血管床中的代表性流動和粘附(圖片來源 nature)
HS T細胞穿透血腦屏障(圖片來源 nature)
重新工程化設(shè)計的CD6分子就像一個“導(dǎo)航系統(tǒng)(Homing System,HS)”，它加強了T細胞與內(nèi)皮細胞上ALCAM的結(jié)合，并增強了T細胞對癌癥相關(guān)血管中ICAM1水平降低的敏感性。因此，T細胞與癌癥相關(guān)內(nèi)皮細胞的相互作用接到了血液中T細胞的捕獲，及其穿透內(nèi)皮，從而強烈滲透到膠質(zhì)母細胞瘤和成神經(jīng)管細胞瘤(成人和兒童中常見的腦癌)中去。
助力CAR-T 挑戰(zhàn)致命腦癌
為了測試這些經(jīng)過重新設(shè)計的T細胞能否更好地對抗腦癌，研究人員為這些T細胞配備了嵌合抗原受體(CAR)，然后將這種帶有“導(dǎo)航系統(tǒng)(HS)”的CAR-T細胞靜脈內(nèi)施用于攜帶已建立的人膠質(zhì)母細胞瘤的小鼠模型，并測量小鼠的腫瘤生長狀況。
HER2-CAR 5HS T細胞顯著延長小鼠生存期(圖片來源 nature)
實驗結(jié)果是非常令人鼓舞的，研究人員觀察到配備了“導(dǎo)航系統(tǒng)”和CAR的T細胞治療的所有動物，腫瘤都發(fā)生了顯著的縮小。相比之下，沒有“導(dǎo)航系統(tǒng)”的T細胞只是暫時減緩了腫瘤的生長(因為傳統(tǒng)的CAR-T細胞很難突破血腦屏障到達病灶)。
另外，相當(dāng)重要的一點是，導(dǎo)航系統(tǒng)T細胞能夠嚴(yán)格的指向腫瘤部位，而不影響正常腦部或其他正常的身體組織。
Ahmed 博士表示，接下來，他們將在臨床試驗中測試導(dǎo)航系統(tǒng)平臺，同時設(shè)計下一代導(dǎo)航系統(tǒng)分子，以期將這種技術(shù)應(yīng)用到更為廣泛的腦部疾病中去，而不僅僅局限于腦腫瘤。（生物谷）
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