Cell子刊：給CAR-T細(xì)胞標(biāo)記上成像示蹤劑，可在體內(nèi)實(shí)時(shí)追蹤C(jī)AR-T細(xì)胞

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2019-11-18 14:17:00【大中小】

在CAR-T細(xì)胞療法中，患者自身的T細(xì)胞經(jīng)過基因改造后，被移植回患者體內(nèi)以發(fā)現(xiàn)并殺死癌癥。這類免疫療法已引發(fā)了某些癌癥的治療變革，但是一旦CAR-T細(xì)胞進(jìn)入患者體內(nèi)，它們將去向何處？醫(yī)生如何知道它們已成功地達(dá)到了目的地，并且在數(shù)周、數(shù)月甚至數(shù)年后仍在繼續(xù)與疾病作斗爭？

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種追蹤體內(nèi)CAR-T細(xì)胞的方法。他們對(duì)CAR-T細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使得它們攜帶分子標(biāo)簽，這樣他們就能夠在動(dòng)物模型中利用正電子發(fā)射斷層成像（PET）監(jiān)測它們。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Molecular Therapy期刊上，論文標(biāo)題為“Imaging CAR T Cell Trafficking with eDHFR as a PET Reporter Gene”。

論文共同通訊作者兼論文第一作者、賓夕法尼亞大學(xué)放射學(xué)系助理教授Mark Sellmyer博士說，“目前，了解體內(nèi)基因或細(xì)胞療法仍然在體內(nèi)存在的唯一方法是定期進(jìn)行腫瘤活檢或抽血，這提供了對(duì)治療的非常粗略的測量。借助我們的技術(shù)，臨床醫(yī)生將能夠定量地觀察隨著時(shí)間的推移，CAR-T細(xì)胞在體內(nèi)持續(xù)存在的數(shù)量和位置，這是這種療法的持久性和潛在功效的指標(biāo)。對(duì)CAR-T細(xì)胞進(jìn)行成像觀察也將允許人們?cè)谘芯凯h(huán)境下更輕松地測試和修改針對(duì)許多不同類型疾病的療法。”

PET掃描通過使用放射性示蹤劑產(chǎn)生彩色的多維人體圖像，放射性示蹤劑通常是可以在腫瘤中積累或與特定蛋白結(jié)合以指示疾病存在的小分子，比如葡萄糖。比如，當(dāng)將放射性示蹤劑氟脫氧葡萄糖（flourodeoxyglucose, FDG）注入體內(nèi)時(shí)，癌細(xì)胞以比周圍細(xì)胞更高的速率攝入這種分子。照相機(jī)拍攝這些癌癥“熱點(diǎn)”的圖片，并在計(jì)算機(jī)上對(duì)它們進(jìn)行重建，從而使臨床醫(yī)生可以看到疾病存在的地方。

但是，就細(xì)胞療法（比如CAR-T細(xì)胞療法）而言，這些治療性細(xì)胞看起來就像人體的正常免疫細(xì)胞，這就使得PET掃描無法區(qū)分這兩者。為了解決這個(gè)問題，這些研究人員選擇一種不是來自人類而是來自細(xì)菌的酶---大腸桿菌二氫葉酸還原酶（E. coli dihydrofolate reductase, eDHFR）---對(duì)CAR-T細(xì)胞進(jìn)行基因改造。為了體現(xiàn)CAR-T細(xì)胞和正常免疫細(xì)胞之間的區(qū)別，他們構(gòu)建出一種源自抗生素甲氧芐啶（trimethoprim）的放射性示蹤劑，它對(duì)eDHFR具有高親和力，而對(duì)人二氫葉酸還原酶則具有低親和力。

Sellmyer說：“這種親和力上的差異使得我們認(rèn)為表達(dá)eDHFR的CAR-T細(xì)胞將具有高對(duì)比度或高信噪比。”

在這項(xiàng)新的研究中，CAR-T細(xì)胞經(jīng)過基因改造后被標(biāo)記上細(xì)菌蛋白eDHFR（稱為PET報(bào)告基因），然后被移植到小鼠模型中。在給這些小鼠注射甲氧芐啶后，CAR-T細(xì)胞亮了起來，這就使得這些研究人員可以通過PET/CT掃描實(shí)時(shí)追蹤它們。而且，鑒于這些CAR-T細(xì)胞攜帶的分子標(biāo)簽是基因編碼的，因此一旦它們發(fā)生增殖，新產(chǎn)生的細(xì)胞也攜帶這種相同的PET成像標(biāo)記。

針對(duì)這些動(dòng)物模型的PET/CT圖像顯示在七天后，CAR-T細(xì)胞在脾臟中積聚，到十三天時(shí)，它們開始在抗原陽性腫瘤中積聚。Sellmyer說，這些發(fā)現(xiàn)表明CAR-T細(xì)胞可能存在早期和晚期“港口”，而且他們了解了很多關(guān)于它們?cè)谌梭w中的位置和數(shù)量的信息。這些研究人員還吃驚地發(fā)現(xiàn)，他們的放射性示蹤劑對(duì)于檢測腫瘤內(nèi)的CAR-T細(xì)胞具有極高的靈敏度---每立方毫米11000個(gè)細(xì)胞。

Sellmyer說，“如果我們只能觀察到1000萬個(gè)細(xì)胞，那將不是很有用；即便只有10000個(gè)細(xì)胞，也想要能夠知道這些細(xì)胞仍然在那里存在。我們能夠達(dá)到的定量成像水平顯示了這是一種多么有用的工具。”

這些研究人員計(jì)劃最終在人類患者的臨床試驗(yàn)中測試這種配對(duì)的報(bào)告基因和放射性示蹤劑。 Sellmyer指出，初步研究表明這種細(xì)菌蛋白標(biāo)簽似乎并未讓CAR-T細(xì)胞具有免疫原性，這意味著人體免疫細(xì)胞不會(huì)將CAR-T細(xì)胞識(shí)別為外來入侵者，也就不會(huì)攻擊它們。

他說：“對(duì)未來的希望是許多基因或細(xì)胞療法，比如CAR-T細(xì)胞療法，都將在體內(nèi)進(jìn)行標(biāo)記和追蹤。”