破解“糖衣炮弹”，进攻实体瘤：浙大王本/张进合作设计新型巨噬细胞免疫疗法
学
学术经纬约 6 分钟
学术经纬约 6 分钟近年来，基于免疫细胞的CAR-T疗法为癌症治疗带来了重要突破。这类细胞疗法将靶向癌细胞表面抗原的嵌合抗原受体（CAR）表达在T淋巴细胞表面，将T淋巴细胞变为攻击癌症的“细胞武器”，在治疗血液癌症方面取得了卓越的疗效。
为了进一步实体瘤治疗方面取得突破，研究人员发现， 将靶向肿瘤抗原的CAR表达在巨噬细胞上 ，有望让巨噬细胞（即CAR-M）成为攻击实体瘤的“细胞武器”。
然而要让巨噬细胞在高度异质性的实体瘤中充分发挥抗癌活性，还有一些迫切需要解决的问题： 寻找针对巨噬细胞的免疫检查点分子，解除肿瘤微环境对巨噬细胞的免疫抑制特性 。
2023年9月12日，浙江大学转化医学研究院/医学院附属第二医院王本课题组与良渚实验室/浙江大学基础医学院的张进课题组合作在《美国科学院院刊》（ PNAS ）上发表论文，报告了 通过破解肿瘤细胞表面的糖蛋白——唾液酸，显著增强工程化巨噬细胞抗实体瘤功能 的新方法： 将唾液酸酶与人诱导多能干细胞（iPSC）来源的CAR-巨噬细胞（CAR-iMac）联用，或同时敲除巨噬细胞表面与唾液酸酶结合的免疫检查点Siglec-5和Siglec-10 。 CAR-T细胞的先驱、美国科学院院士、宾夕法尼亚大学的Carl June教授是这篇研究论文的责任编辑 。
根据设计，研究团队将CAR-iMac与唾液酸酶相结合。唾液酸是一种糖蛋白，普遍表达于真核细胞表面，通过与细胞表面糖复合物的末端形成糖苷键，唾液酸可以有效地掩盖细胞表面的抗原和识别位点，防止免疫系统识别和吞噬细胞。 大部分肿瘤细胞表面高表达唾液酸 ，而且高表达唾液酸的肿瘤细胞具有生长优势，并与患者的不良预后呈正相关。
研究作者首先用唾液酸酶预处理卵巢癌细胞SKOV3，并将SKOV3细胞与靶向肿瘤抗原间皮素（MSLN）的CAR-iMac（MSLN-CAR-iMac）共培养。结果表明， 唾液酸酶的预处理不会影响肿瘤细胞自身的生长速度，但可以显著提高MSLN-CAR-iMac对卵巢癌细胞的吞噬能力 。研究者还发现，唾液酸酶的预处理提高了共培养体系中M1型CAR-iMac的比例和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的分泌。
接着在动物实验中，研究者构建了一批卵巢癌转移小鼠模型，通过腹腔注射CAR-iMac和唾液酸酶进行治疗。他们观察到，单独的唾液酸酶几乎没有治疗作用，但 唾液酸酶与CAR-iMac联用可以显著抑制肿瘤生长并延长了小鼠的生存期 。后续在胰腺癌小鼠模型中与原位卵巢癌小鼠模型中也分别观察到唾液酸酶与CAR-iMac联用可以显著延长小鼠的生存期。
为了探索唾液酸酶增强CAR-iMac抗肿瘤功能的机制，研究作者分析了iMac分化过程中和iMac与肿瘤细胞共培养过程中各种唾液酸酶受体Siglecs的表达情况。唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（Siglec）在免疫系统的大多数细胞中表达，可以识别唾液酸多糖，并在结合唾液酸配体后传递免疫抑制信号。 肿瘤细胞对Siglec配体的亲和性增加可能是肿瘤细胞免疫逃逸的机制之一 。
经过一系列实验，研究人员最终将巨噬细胞表面发挥免疫检查点作用的唾液酸酶受体定位于Siglec-5和Siglec-10。
接下来，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，研究人员在iPSC中同时敲除了这两个受体，并通过诱导分化获得Siglec-5和Siglec-10双敲的CAR-iMac（DKO-CAR-iMac）。后续的实验结果表明， DKO-CAR-iMac具有增强的肿瘤细胞吞噬能力和杀伤能力，显著抑制小鼠体内肿瘤细胞的生长，并延长了小鼠的生存期 。DKO-CAR-iMac单独给药的疗效可以达到CAR-iMac与唾液酸酶联用的疗效，而且DKO-CAR-iMac与唾液酸酶联用无法进一步提升其疗效。
研究作者总结说，这项工作发现了肿瘤细胞表面的唾液酸在抗体依赖性细胞吞噬（ADCP）和细胞介导的细胞毒性（ADCC）中有抑制作用， 而有针对性地清除肿瘤细胞表面的唾液酸，显著增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的敏感性 。此外，以肿瘤靶向分子为载体的唾液酸酶偶联物能够有效且选择性地去除各种肿瘤细胞的不同唾液酸糖链， 去唾液酸化增强了CAR-iMac的浸润和激活，并且在卵巢癌和胰腺癌小鼠模型中观察到显著增强的肿瘤抑制能力和显著延长的小鼠生存期 。这些效应主要依赖于巨噬细胞表面 Siglec-5和Siglec-10免疫检查点的阻断 。Siglec-5和Siglec-10双敲的CAR-iMac（DKO-CAR-iMac）也具有显著增强的肿瘤杀伤能力。
综上所述， 唾液酸酶联合CAR-iMac，或者敲除CAR-iMac上的免疫检查点均可有效实现巨噬细胞对实体肿瘤的高效杀伤 。这些发现为增强细胞免疫治疗的应用提供了富有前景的新思路。
浙江大学转化医学研究院/医学院附属第二医院的王本教授和良渚实验室/基础医学院/医学院附属第一医院的张进研究员是本文的共同通讯作者。王本课题组的2018级博士生伍继成（现武汉大学附属人民医院肿瘤内科医生）、张进课题组的2018级博士生王旭东（已毕业）和王本课题组的2020级硕士生黄裕乔是本文的共同第一作者。其他作者包括王本课题组的张云敬、寿昊、王浩然和张进课题组的苏锶钰都为本研究做出了重要贡献。本研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研经费支持。
王本教授课题组常年招收博士后、科研助理，欢迎具有免疫学、肿瘤学、化学背景的博士加盟团队，共创美好未来。邮箱: [email protected]
参考资料： [1] Jicheng Wu et al., Targeted glycan degradation potentiates cellular immunotherapy for solid tumors.PNAS (2023) https://doi.org/10.1073/pnas.2300366120
本文来自药明康德内容微信团队， 欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[email protected]。
免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
更多推荐