脑胶质瘤细胞免疫治疗新模式的抗肿瘤作用研究：靶向EGFRvIII的分离式合成受体

Chimeric antigen receptor-modified T cell (CAR-T) rekindled new hope for cancer adoptive immunotherapy. However, CAR-T cells face many challenges in treatment of solid tumor. Tumor specific toxicity, precise control and microimmunoligical environment are key problems in immunotherapy of solid tumor. In this study, we choose glioma as research subject, EGFRvIII as molecular target, mimic natural process of T cell receptor to design a splitting synthetic receptor, and set up target/small molecule dual-dependent activation, dominant-negative model of CAR-T cells (dd/dnCAR-T) for overcoming the multiple barrier of solid tumor therapy. In vitro, conditional induced activation, growth in immunosuppressive microenvironment, transwell migration, immunological synapse and specific target killing will be tested; in vivo, fluorescent tumor cell in situ xenograft, patient-derived tumor xenograft and graft-versus-host disease models will be exploited to observe the pharmacokinetics, on-target killing/off-tumor toxicity, homing ability and dosage regimen for evaluating of the effectiveness, regulation and safety. Our study aims is to generate cancer specific, time/spatial precision-controlled and repressed growing therapeutic T cells for solid tumor immunotherapy and new remedy of glioma.

嵌合抗原受体修饰T细胞（CAR-T）重燃肿瘤细胞免疫治疗新希望，然而实体瘤面临多重挑战，肿瘤特异杀伤、细胞精确调控、免疫抑制微环境突破是需要解决的关键问题。本课题以脑胶质瘤为研究对象、肿瘤特异抗原EGFRvIII为分子靶点，模拟天然T细胞受体结构设计分离式合成受体，建立靶抗原/小分子双重依赖激活、显性负性效应的CAR-T作用新模式（dd/dnCAR-T），赋予T细胞对实体瘤的良好抗肿瘤功能表型；体外试验观察dd/dnCAR-T 的条件性诱导激活、逆抑制增殖、迁移侵袭、免疫突触形成和靶向杀伤作用；动物实验利用荧光细胞原位移植模型、人源肿瘤异种移植模型和移植物抗宿主病模型，测试其药代动力学、靶向杀伤/非靶向毒性、归巢能力和小分子给药方案，探讨有效性、调控性和安全性。本研究旨在研制肿瘤特异、时空调控、逆势生长的“智能化”治疗性T细胞，为CAR-T实体瘤治疗提供实验依据、脑胶质瘤治疗探索新方法。

脑胶质细胞瘤是发病率高、侵袭性强、预后差的中枢神经系恶性肿瘤，传统治疗不尽人意。近年来，嵌合抗原受体修饰T细胞（Chimeric T cell Receptor，CAR-T）展现的良好靶向性、杀伤性和持久性为肿瘤免疫治疗带来了新希望，然而实体瘤仍面临多重挑战，肿瘤特异杀伤、细胞精确调控、免疫抑制微环境突破是临床应用的关键问题。主要研究内容：本课题以脑胶质瘤为研究对象、肿瘤特异抗原EGFRvIII为分子靶点，模拟天然免疫受体结构设计分离式合成受体（splitting synthetic receptor），建立靶抗原/小分子双重依赖激活、显性负调控效应的CAR-T作用新模式（ssCAR-T），赋予T细胞对实体瘤的良好抗肿瘤功能表型。重要结果和关键数据：1）设计分离式受体结构，确定最佳的分离式结构，FKBP和改良的FRB为二聚化分子；获得本底表达、诱导浓度（500nM AP21967）、诱导时效（5h）等试验数据；2）制备ssCAR慢病毒，Jurkat T细胞转染效率达85%，流式细胞检测表明双重依赖T细胞激活（5h达63.4%CD69表达）；原代T细胞经CD3/CD28免疫磁珠激活扩增后，ssCAR慢病毒修饰率为56%，Th1/Th2细胞因子分泌及细胞杀伤试验显示出剂量和时间依赖的调控作用；胶质瘤异种移植裸鼠模型动物实验也证实了ssCAR-T对表达EGFRvIII胶质瘤的抑制作用；3）建立新型阳离子聚合物纳米载体 mPEG-P(Asp-AED-g-HFB)和 PiggyBac 转座子介导的T细胞和自然杀伤细胞基因转染方法，为肿瘤细胞免疫治疗临床应用提供新策略；4）临床试验，已在ClinicalTrail.gov获得临床试验批号（NCT03941626），正在筛选入组病人。科学意义：本研究为CAR-T细胞免疫治疗在实体瘤中应用提供实验依据、基因治疗提供调控手段、脑胶质瘤治疗探索新方法。