局部灌注MSLN CAR-T细胞治疗转移性肝癌的机制研究

The liver is the dominant metastatic site for gastrointestinal neoplasms. Patients with liver metastases are oftentimes not surgical candidates. Immunotherapy, such as chimeric antigen receptor-engineered T cells, provides new hopes for such patients. How to increase intra-tumoral T cell engraftment while reduce systemic adverse events is critical for adoptive T cell therapy. Regional delivery of T cells may increase its local efficacy and shape the systemic antitumor environment to combat abscopal lesions. Our group has previously established a rat portal vein/hepatic artery catheterization technique and has demonstrated long-term cells engraftment through portal vein injection. Also, we have established a clinically translatable cell tracking method by using MRI with superparamgnetic iron oxide cell labeling to explore the biodistribution of adoptive tranferred cells. The purpose of this project is to use genetic engeneering techniques to construct methelin-targeted CAR-T cells, to investigate its biodistribution after regional delivery and verify its efficacy for liver metastases. These will provide some evidences for an interventional-based precision adoptive cell therapy for metastatic liver cancer.

肝脏是消化道肿瘤最主要的转移目的地。发生肝转移的患者往往失去手术机会。嵌合抗原受体T细胞（CAR-T） 等免疫治疗有可能成为消化道肿瘤肝转移新的选择。如何增加输注的基因改造T细胞定植、减少并发症是细胞治疗的一个重要问题。局部灌注T细胞可在提高局部作用的同时，改变全身免疫情况，并对远隔部位肿瘤产生疗效。另外，寻找符合临床应用要求的细胞追踪方法需要进一步探讨。 研究组前期建立大鼠肝动脉、门脉插管技术，研究发现经门脉途径移植细胞能长期定植于肝脏内；成功用可临床转化的超顺磁性氧化铁标记并以MRI检测细胞的生物学分布情况。本研究拟通过基因工程建立表达靶向间皮素CAR-T细胞；初步探明不同灌注途径治疗转移性肝癌CAR-T细胞的生物学分布情况；通过体外及体内试验探索、验证经门静脉、肝动脉灌注CAR-T的疗效及其机制，为转移性肝癌介入精准细胞靶向治疗提供理论基础。

肝脏是结直肠癌、胰腺癌等消化道肿瘤最常见的转移目的地。化疗、放疗、分子靶向治疗、介入治疗是目前这类病人主要治疗方式。对于多发、弥漫性转移性肝癌，肝脏储备功能差，多种治疗方式疗效欠佳，患者预后差。靶向间皮素（mesothelin，MSLN）嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor-engineered T cell,CAR-T）疗法在消化道肿瘤肝转移病灶中取得了一定疗效，但是存在瘤外靶向损伤以及细胞因子风暴等副作用，考虑介入局部灌注的治疗方式，可以在小剂量使用药物的前提下，增加药物局部聚集，增强疗效，降低副作用，改变免疫状态。本课题首先总结消化道肿瘤组织中MSLN表达情况，筛选高表达MSLN肿瘤细胞系，构建二代MSLN CAR T细胞，检测CAR T细胞激活及杀伤功能。通过建立NSG小鼠转移性肝癌模型，分别经外周静脉和门静脉注射MSLN CAR T细胞，评价局部灌注MSLN CAR T细胞治疗消化道肿瘤转移性肝癌的安全性、有效性、生物学分布以及相关机制。结果显示，消化道肿瘤组织高表达MSLN；相较于外周静脉注射，局部门静脉灌注MSLN CAR T细胞可以有效减轻转移性肝癌肿瘤负荷，使用CAR T细胞数量少，副作用小。通过活体成像系统发现局部灌注MSLN CAR T细胞组小鼠肿瘤荧光信号明显减弱，在21天的观察期内小鼠状态良好；肿瘤组织内T细胞定植增多，免疫抑制标志物表达少，外周血中细胞因子分泌增多。周围重要脏器未发现器官损伤。为局部灌注MSLN CAR T细胞治疗转移性肝癌提供有力证据。本课题从临床问题出发，阐明局部灌注MSLN CAR T细胞治疗转移性肝癌的安全性、有效性、生物学分布和免疫环境变化情况，为突破转移性肝癌治疗瓶颈，精准细胞靶向治疗奠定了理论基础。本项目共发表2篇SCI，1篇国内核心期刊综述。培养研究生4名。