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T细胞激活型双特异性抗体:行而不辍,未来可期
2020-07-29 访问次数:510
       T细胞重定向的靶向肿瘤疗法已经改变了传统肿瘤学的治疗方式,但无论哪种方式的T细胞活化型疗法(包括CAR-T,T-cell engager bispecific antibody等)都具有导致全身性细胞因子风暴(cytokine release syndrome, CRS)的风险。由于引起系统性细胞因子释放与T细胞活化型疗法之间关系的分子机制尚不明确,目前有关T细胞激活型双特异性抗体的研究中,如何寻找保持治疗潜力和削减副作用的平衡点成为了一个重要的问题。
       来自Genentech公司的研究人员在《SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE》发表了名为CD3 bispecific antibody–induced cytokine release is dispensable for cytotoxic T cell activity. 的文章,该研究认为,双特异性抗体引起的细胞毒性T细胞的特异性肿瘤杀伤不需要依赖细胞因子释放,因此在使用双特异性抗体治疗肿瘤的早期(或早于治疗开始前)使用抑制细胞因子释放的药物(anti-TNFα)可以在不削减抗肿瘤能力的基础上缓解或预防细胞因子风暴的发生。该文章主要内容如下:

       1. Anti-HER2×CD3的双特异性抗体引起的T细胞特异性肿瘤杀伤不需要细胞因子释放
       具有anti-CD3的双特异性抗体,可以触发多种T细胞亚群的激活,引起穿孔素、颗粒酶、细胞因子和趋化因子的释放。全身性细胞因子的释放一般是由单核和巨噬细胞引起的,被激活的T细胞在这里扮演触发免疫级联反应的功能。
       为了探究双特异性抗体引起的特异性肿瘤细胞毒性和细胞因子释放的关系,研究人员使用了一种被证明可以在人源化转基因小鼠体内引起系统性细胞因子风暴的Anti-HER2×CD3双特异性抗体(TDB),在体外与PBMC和HER2阳性的肿瘤细胞(KPL-4)共培养,在培养的第7天将PBMC移入新的肿瘤细胞和TDB环境中,在共培养的第1天和第8天进行细胞因子释放检测、T细胞活化检测和靶细胞杀伤检测(图1)。结果表明,在共培养第1天时(第一次给药后),TDB引起了肿瘤细胞凋亡和强烈的细胞因子释放,包括IL-6、TNF-α、IFN-γ等。然而共培养第8天时(第二次给药后),几乎未检测到PBMC释放的细胞因子,但TDB仍然引起了肿瘤细胞的凋亡(在同等给药剂量下,第二次给药后TDB引起的肿瘤细胞凋亡甚至略强于第一次给药后)。流式检测的结果表明在TDB、PBMC、KPL-4共培养7天后,在PBMC中,T细胞激活的一个标志物(PD-1)和效应T细胞的标志物(CD45RA)显著增加。此结果显示,第二次给药后,细胞因子的释放与T细胞激活及杀伤能力的表现不符,提示该HER2×CD3双抗介导的T细胞特异性肿瘤细胞杀伤不需要细胞因子释放。

图1 anti-HER2×CD3 TDB诱导的T细胞介导的细胞毒性与细胞因子释放表现相悖

       2. 预防性阻断IL-6不会影响TDB介导的抗肿瘤疗效
       研究人员对TDB激活的PBMC进行了单细胞转录分析,发现TDB介导的细胞因子释放(IL-6、IL-1β)主要来自单核和巨噬细胞。IL-6被认为是引起CRS毒性的一种重要细胞因子,抗IL-6的抗体(tocilizumab)可有效治疗CAR-T引起的严重细胞因子风暴,但尚不清楚阻断IL-6是否会干扰TDB的药效。本文中的研究结果显示,使用抗IL-6抗体在体外和体内模型中均可抑制IL-6的释放,不影响其他细胞因子(IFN-γ、TNF-α)的释放。抗IL-6抗体不影响T细胞的激活和杀伤肿瘤细胞能力。与anti-IL-6抗体相比,传统抗炎药(地塞米松)可抑制除IL-6外其他细胞因子的释放(包括IFN-γ和TNF-α),同时影响TDB介导的T细胞激活能力和肿瘤细胞杀伤。该数据初步提示对IL-6进行早期干预是可行的而不会影响TDB的抗肿瘤活性。

图2 特异性阻断IL-6释放不会影响TDB激活T细胞的能力和细胞毒性

3. 单核细胞衍生的系统性CRS受T细胞产生的TNF-α介导,并可通过阻断TNF-α预防而不影响抗肿瘤药效
       为研究介导单核细胞释放IL-6的上游信号通路,即TNF-α是否会引发单核细胞衍生的细胞因子释放,研究人员使用了CRISPR-Cas9敲除了人PBMC中的TNF-α,降低了PBMC中TNF-α阳性细胞的数量。使用TNF-α KO或WT型的PBMC与肿瘤细胞及TDB共培养,结果表明TNF-α的释放是IL-6释放所必需的,且敲除TNF-α不会影响TDB对肿瘤的杀伤能力和激活T细胞的能力。TDB激活的T细胞表达的TNF-α是单核细胞分泌IL-6分泌上游的最初来源,是介导IL-6分泌的主要原因之一。在人源化转基因小鼠体内药效实验的结果也表明,阻断TNF-α会同时阻断IL-6和IL-1β的释放,且不影响TDB本身的抗肿瘤活性。

图3单核细胞释放的IL-6受TDB激活的T细胞产生的TNF-α介导,并可通过阻断TNF-α预防而不影响抗肿瘤药效

       作者也承认了研究中的一些局限性,如只使用了转基因小鼠等啮齿类动物模型,以及只使用了一种针对实体瘤的双特异性抗体等。
       总之,该篇研究认为,对于CD3双特异性抗体二次给药后,T细胞的反应表现为不释放细胞因子但是保留细胞毒性。作者认为该实验结果可以提示预防性的抗TNF-α抗体与T cell engager双特异性抗体联合用药在预防细胞因子风暴上的必要性。此结果对于如何降低双特异性抗体引起的细胞因子风暴具有一定的指导意义,相信随着技术的发展和研究的深入,定能够攻克双特异性抗体在临床应用上的难关。

reference:
Li, Ji et al. (2019) ‘CD3 bispecific antibody-induced cytokine release is dispensable for cytotoxic T cell activity’, Science Translational Medicine, 11(508), pp. 1–13. doi: 10.1126/scitranslmed.aax8861.


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