高效能间皮素(Mesothelin)特异性CAR-T细胞对神经胶质母细胞瘤(GBM)治疗的应用性研究

Glioblastoma multiforme (GBM) presents the most malignant form of brain tumor, with a 5-year survival rate below 10% despite standard therapy, so new functional treatments are necessary. Mesothelin is a tumor-associated antigen (TAA) which expressed on the cell surface of several kinds of solid tumors and could serve as an ideal target of CAR(Chimeric Antigen Receptor)-T therapy. According to our former research, we found high level expression of mesothelin in human GBM tumors defined by immunofluorescence microscopy and flow cytometry. Based on these facts, mesothelin may therefore qualify as a viable target for mesothelin specific CAR-T treatment for patients with GBM. Even though CAR-T treatment already achieves to certain promising clinical outcomes in couple of trials against hematological malignancy, limited treatment effects in solid tumor are observed up to now. One main reason could be the inhibition of CAR-T cell tumor infiltrating due to immunosuppressive and cancer protective barrier derived from tumor microenvironment. On top list of factors which impact on tumor specific T cell tissue homing are chemokines and adhesion molecules. So after analysis of expression atlas, receptors and ligands of chemokines and adhesion molecules in GBM will be selected and tested in animal model seperately and in combination, then genetically modified high efficient mesothelin CAR-T cells expressing tumor specific chemokine receptors and adhesion molecule ligands with remarkably improved tumor infiltrating capacities would induce absolutely better therapeutic outcomes.

神经胶质母细胞瘤是恶性程度最高的脑肿瘤，5年生存率低于10%，迫切需要新的治疗方法。间皮素是一种细胞表面的肿瘤相关抗原，是CAR-T治疗的优良靶点，表达于多种肿瘤。我们的前期研究发现间皮素在胶质母细胞瘤中的表达较高，适合于间皮素CAR-T治疗。虽然CAR-T细胞已经在血液系统肿瘤中取得了较好的疗效，但是对实体肿瘤的治疗效果却非常有限。其主要原因是实体肿瘤在局部形成具有免疫抑制及屏障作用的肿瘤微环境，阻碍了CAR-T细胞的浸润杀伤。其中趋化因子和粘附分子是影响T细胞向组织迁移的主要因素。本研究将通过分析这两类分子在胶质母细胞瘤中的表达谱，选择与高表达分子相对应的受体及配体，导入CAR-T细胞中。在动物模型中比较分析，获得能够提高CAR-T细胞向肿瘤浸润的受体和配体基因。通过组合，获得效果最佳的组合，大幅提肿瘤组织内CAR-T细胞数量，提高治疗效果。

针对肿瘤特异性抗原(TSAs)的个体化免疫治疗能够在不损伤正常组织的前提下诱导建立高效而安全的抗肿瘤免疫。尽管在现行的临床试验中可以观测到新抗原疫苗诱导的治疗效应，但是如何对肿瘤新突变抗原有效预测仍然颇具争议。宿主的抗肿瘤免疫通过选择和激活能够识别肿瘤抗原的T细胞而发挥作用。因此，将自然状态下免疫系统产生的能够识别肿瘤抗原的特异性T细胞(Tas)的TCR序列工程化制备建立的TCR-T细胞能够识别病例特异性TSAs而不需要抗原序列信息。为了建立这种个体化TCR-T细胞治疗，我们对于肿瘤组织和癌旁相关组织进行广泛的单细胞测序，TCR测序及体外新抗原刺激实验。我们发现与循环于组织间的旁观者T细胞相比，Tas可以通过肿瘤原位富集性，特异性克隆扩增及新抗原特异反应性等特点加以区分。我们发现CXCL13可以作为CD4+及CD8+Tas的独特性标志物。重要的是，通过Tas来源的TCR序列构建的TCR-T细胞表现出对于自体PDX肿瘤模型的显著治疗作用。通过CXCL13标定的Tas可以预测免疫检查点阻断剂的治疗效果，这也表明了Tas在抗肿瘤免疫中所起到的核心作用。通过研究我们更进一步发现CD200和ENTPD1可以分别作为CD4+及CD8+Tas的表面标记物，通过它们可以实现对于Tas的流式分选。总而言之，我们的结果表明依据Tas TCR序列建立的TCR-T治疗可以作为疗效明确的个体化肿瘤治疗方案，而且肿瘤内Tas丰度可以作为免疫治疗反应性及预后指标。通过基因编辑方法建立的CXCL13+Mesothelin CAR-T能够浸润进入肿瘤内部并起到明确的杀伤作用，并且能够有助于三级淋巴组织建立达到改善肿瘤患者预后的目的。