多功能活性蛋白复合物介导CAR-T细胞的抗肿瘤活性研究

The adoptive transfer of autologous T cells engineered to express a chimeric antigen receptor (CAR) has emerged as a promising cancer therapy. However, the general application of CAR-T therapy face the unique challenges in the context of solid tumors because of heterogeneity as well as inaccessible extracellular matrix within tumors. To overcome these problems, we plan to design and develop a novel multifunctional immuno-complex to enhance CAR-T strategy for the treatment of Her2 expressing solid tumors. By unnatural amino acid mediated site-specific conjugation and grafting technology, we plan to introduce vascular endothelial growth factor (VEGF) and extracellular matrix degradation enzyme (ECMDE) to the fusion molecule of anti-Her2 antibody and peptide neo-epitope Flag to generate novel multifunctional immuno-complex. This novel complex will not only redirect the Flag targeted CAR-T cells to Her2 expressing solid tumors and VEGFR expression tumor vasculature, but also play a vital role to increase the microvascular density and promote the degradation of extracellular matrix to improve the tumor penetration and eradication by CAR-T cells. We plan to investigate the activity and mechanism of action of multifunctional switchable CAR-T cells for the growth inhibition of different Her2 expressing tumors, as well as the potential effects of multifunctional immuno-complex to mediate the metastasis of orthotopic tumor xenografts and infiltration killing of immune cells, so that open a new idea to design and develop the multifunctional cancer targeted immunotherapeutics.

由于肿瘤组织异质性以及瘤体内致密微环境等因素，嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）无法有效识别浸润并彻底清除实体肿瘤组织。为此，我们拟设计和制备多功能活性蛋白复合物用介导的CAR-T技术用于实体肿瘤的治疗。采用非天然氨基酸偶联和融合技术，我们拟将血管内皮生长因子（VEGF）和细胞外基质作用酶（ECMDE）引入到Flag标记的Her2靶向抗体，用来制备不同特性的多功能活性蛋白复合物；这些复合物可以介导anti-Flag CAR-T细胞同时靶向Her2表达的肿瘤和VEGFR表达的外周血管，并通过刺激VEGFR增加微血管密度以及ECMDE对肿瘤外基质的降解来促进CAR-T细胞在肿瘤组织的特异性靶向浸润。我们拟探讨蛋白复合物介导CAR-T细胞在不同Her2表达肿瘤的杀伤活性和分子机理，并了解多功能活性蛋白潜在地介导肿瘤原位转移和免疫细胞浸润杀伤的影响，为开发功能多样性的抗肿瘤免疫治疗技术提供新的思路。

抗肿瘤免疫疗法目前在清除血液肿瘤中取得了很大的成功，但这样的成功还未能拓展到实体肿瘤的治疗中，其主要原因是肿瘤的特异性抗原丢失造成的免疫细胞惰性和功能丧失。为了克服以上问题，我们设计了多功能活性蛋白复合物用于介导CAR-T或者效应性T细胞用于实体肿瘤的治疗。采用位点特异性修饰策略，我们将血管内皮生长因子121（VEGF121）或者IGF1R靶向分子引入到Myc标记的Her2靶向抗体，用来制备不同特性的多功能活性蛋白复合物；这些复合物可以介导anti-Myc CAR-T细胞同时靶向Her2和IGFR1R或者VEGFR表达的肿瘤以及外周血管。实验结果表明，结构优化设计的多功能活性蛋白复合物可以更加有效地介导CAR-T细胞的功能，在靶点识别，肿瘤杀伤以及CAR-T细胞活化等方面显示了优于传统CAR-T细胞的活性。此外，我们通过免疫突触优化策略制备的Her2/VEGFR2/CD3三特异性抗体，可以有效解决免疫逃逸和传统抗体药物耐受的问题；进一步开发的非天然氨基酸位点特异性修饰策略，实现了抗体偶联药物、双特异性抗体以及可调控CAR-T精准设计，丰富了现有多功能活性蛋白复合物介导免疫治疗的发展思路。综上所述，本研究立足于靶向实体肿瘤的免疫治疗，采用多功能活性蛋白介导CAR-T和效应性T细胞，用于实体肿瘤的免疫治疗研究，为开发功能多样性的抗肿瘤免疫治疗技术提供新的研究思路。