結節性硬化綜合癥（TSC）是一種常染色體顯性的多系統遺傳疾病，其特點是在皮膚、大腦和腎臟等身體各部位生長良性腫瘤。這種情況還造成了健康問題，影響到全世界150多萬兒童和成年人。
 

TSC是由TSC1或TSC2基因的生物等位基因突變引起的，這些突變是腫瘤抑制因子的代號。這些突變往往導致形成重要器官中的良性腫瘤，從而激活mTORC1途徑并控制細胞的生長和代謝。
 

鑒于良性腫瘤可以依賴神經節苷脂D3（GD3）來激活mTORC1通路，這是一種在正常大腦發育和惡性腫瘤中表達的膜糖磷脂，研究人員在最近發表在JCI Insight上的一項研究中比較了TSC患者和對照組組織中GD3的表達。也對GD3過度表達的CAR-T細胞進行了臨床前研究，原因是GD3過度表達并不伴隨著對目標分子的明顯自然免疫反應。
 

多功能水平揭示了負責抗腫瘤反應的細胞毒性亞群

研究小組想利用“超級細胞GD3 CAR-T”來治療TSC患者，先在自發性腫瘤的Tsc2+/-雜合體老化小鼠模型以GD3 CAR-T及未轉染的T細胞進行實驗，并評估了結果。在GD3 CAR-T治療的小鼠中，大多數小鼠產生了腫瘤。在未經轉導的T細胞治療的小鼠中，所有的小鼠都帶有腫瘤。
 

該小組使用IsoPlexis的單細胞蛋白質組功能性分析技術，在單細胞水平上分析細胞因子的表達譜，揭示了CD4+ GD3 CAR-T細胞和CD8+ GD3 CAR-T細胞具有不同的細胞因子分泌譜，它們可能是有協同作用在體內產生抗腫瘤反應（圖1）。
 

圖1

▲圖1：作者利用磁珠分選未轉化和CD3 CAR-T 的CD4及CD8細胞，與表達GD3的HEK293細胞共培養20小時（效靶比2：1）再利用IsoLight儀器及IsoSpeak軟件進行單細胞水平全自動分析每個細胞的因子分泌。黑色橫條為每個分析物的平均熒光強度。
 

這項研究顯示，受刺激的GD3 CAR-T細胞具有高度的多功能性，表明它們有可能在TSC患者體內產生可測量的抗腫瘤反應。GD3 CAR-T細胞在CD4和CD8群體中的多功能性分別增加了9倍和10倍（圖2）。
 

圖2

▲圖2：單個T細胞分泌細胞因子數量的百分比。餅圖中心列出了多功能T細胞（表達2個或更多細胞因素）的百分比。
 

從該研究結果中作者得出結論，多功能CAR-T細胞對GD3過量表達的目標具有細胞毒性。CAR-T細胞大幅度并持久地減少了Tsc2/-腫瘤小鼠（免疫缺陷）細胞的腫瘤負擔，并且增加了T細胞浸潤。此外，GD3 CAR-T細胞限制了衰老的Tsc2+/-小鼠的自發性腫瘤。
 

值得注意的是作者在文中強調“在受刺激的GD3 CAR-T細胞中檢測到的高度多功能譜表明了這些細胞在遇到抗原時的功能能力，這將可能轉化為TSC患者體內可測量的抗腫瘤反應。” 他們進一步補充說：“連續或同時分泌多種細胞因子的多功能T細胞對細胞療法的療效有重大影響，并被用作評估治療反應的標準。”GD3 CAR-T細胞是TSC患者的“超級細胞”。
 

新型CAR-T療法為未來TSC治療提供新靶點

研究人員確定，在CAR-T細胞治療后，大多數小鼠都沒有腫瘤，而對照組小鼠則有腫瘤。這些結果顯示，CAR-T細胞治療具有很強的治療效果，靶向CD3治療可能成功治療TSC。

這項研究是我們的單細胞蛋白質功能性表征的又一例證。提供了高效的方法來識別單細胞群體中的“超級細胞”，就僅僅是大約10%多功能的CAR-T細胞亞群就可以控制腫瘤的發展。

參考文獻：

1.Ancy Thomas et al. “Benign tumors in TSC are amenable to treatment by GD3 CAR T cells in mice.” JCI Insight. 2021;6(22):e152014. https://doi.org/10.1172/jci.insight.152014.

2.U.S. National Library of Medicine. (2020, August 18). Tuberous Sclerosis Complex: Medlineplus genetics. MedlinePlus. https://medlineplus.gov/genetics/condition/tuberous-sclerosis-complex/