腫瘤研究一直是臨床領(lǐng)域中經(jīng)久不衰的課題，而惡性腫瘤本身具有的生長(zhǎng)迅速、侵襲性生長(zhǎng)、易轉(zhuǎn)移、高度異質(zhì)性等特點(diǎn)，為各類惡性腫瘤的精準(zhǔn)治療增加了極大難度；另外大多數(shù)腫瘤為多基因性疾病,其基因組穩(wěn)定性被破壞造成了基因組的易損性，這些腫瘤易損性具有多樣性、動(dòng)態(tài)化、連續(xù)性特征[1]，因此基因?qū)用娴难芯繉?duì)腫瘤的病理學(xué)探究以及靶向治療都具有重大意義。轉(zhuǎn)錄組作為組學(xué)研究中的“萬金油”，可結(jié)合多種組學(xué)及分子實(shí)驗(yàn)，打造各類解決方案，完美適配各個(gè)方向的研究，為各類生理病理機(jī)制研究提供了快捷有效的通道，目前在包括腫瘤微環(huán)境中各類細(xì)胞對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，嵌合抗原受體T（CAR-T）細(xì)胞等免疫療法的治療效果，“冷腫瘤”向“熱腫瘤”的轉(zhuǎn)化等方面，都有轉(zhuǎn)錄組學(xué)的作用。
本期為各位老師帶來一篇百邁客生物近期在轉(zhuǎn)錄組學(xué)輔助腫瘤治療方案研究方面的成功案例：第四軍醫(yī)大學(xué)楊安鋼教授團(tuán)隊(duì)在?Cellular & Molecular Immunology?期刊上發(fā)表的題為 SMAD7 expression in CAR-T cells improves persistence and safety for solid tumors 的文章，期待能為各位老師帶來新的研究思路。
中文標(biāo)題：CAR-T細(xì)胞中SMAD7的表達(dá)提高了實(shí)體瘤的持久性和安全性
英文標(biāo)題：SMAD7 expression in CAR-T cells improves persistence and safety for solid tumors[2]
期刊名稱：Cellular & Molecular Immunology
影響因子：24.1
合作單位：第四軍醫(yī)大學(xué)
百邁客生物在該研究中提供了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及部分?jǐn)?shù)據(jù)分析服務(wù)。
研究背景
過繼性T細(xì)胞免疫治療迄今為止在治療血液病惡性腫瘤方面取得了良好的療效。然而，其中CAR-T細(xì)胞治療在實(shí)體瘤患者中產(chǎn)生的臨床反應(yīng)卻有限。TGF-β1是最常參與腫瘤發(fā)生的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-β），據(jù)報(bào)道，TGF-β信號(hào)通路的過度活躍可促進(jìn)轉(zhuǎn)移，抑制T細(xì)胞的增殖和激活，并抑制浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的殺瘤能力，而SMAD7可以通過與TβRI形成穩(wěn)定的復(fù)合物來減弱TGF-β信號(hào)通路，從而抑制R-SMADs（受體調(diào)節(jié)的SMADs）的磷酸化。重塑免疫微環(huán)境并增強(qiáng)免疫治療的抗腫瘤作用，其中一種方法就是編輯TGF-β受體，使T細(xì)胞無法對(duì)TGF-β產(chǎn)生反應(yīng)。作者假設(shè)，將SMAD7引入CAR-T細(xì)胞可能同時(shí)通過分別重塑免疫抑制TME（腫瘤微環(huán)境）和減少炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生來提高癌癥治療的有效性和安全性，因此，本文研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了靶向人表皮生長(zhǎng)因子受體2（HER2）的CARs，評(píng)估了SMAD7對(duì)CAR-T細(xì)胞治療的抗腫瘤性能的影響，并通過研究TGF-β和NF-κB通路之間的潛在的串?dāng)_來探討其潛在的機(jī)制。
材料方法
材料：傳統(tǒng)靶向間皮素靶點(diǎn)的一組CAR-T細(xì)胞（H28z、1928z、M28z），以及利用T2A元件構(gòu)建各自對(duì)應(yīng)的共表達(dá)SMAD7的細(xì)胞株系（S7H28z，S71928z，S7M28z）；
方法：轉(zhuǎn)錄組+qPCR+免疫組化+ELISA+WB（蛋白印跡分析）等
研究結(jié)果
利用T2A元件，作者設(shè)計(jì)了針對(duì)CD8α柄、共刺激結(jié)構(gòu)域（CD28）和CD3ζ細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，共翻譯表達(dá)SMAD7片段的CAR-T細(xì)胞（S7H28z，S71928z，S7M28z），長(zhǎng)期培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，SMAD7顯著改善了CAR-T細(xì)胞與表達(dá)HER2的HeLa細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)的細(xì)胞毒性，同時(shí)當(dāng)與HER2+HeLa細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，表達(dá)SMAD7的CAR-T細(xì)胞與不含SMAD7?CAR-T細(xì)胞相比增殖更快。為了更好地理解SMAD7如何影響CAR-T細(xì)胞的基因表達(dá)譜，我們將其與HER2+Fluc+ HeLa細(xì)胞共培養(yǎng)后進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，與傳統(tǒng)的CAR-T細(xì)胞相比，共表達(dá)SMAD7的細(xì)胞系中標(biāo)志T細(xì)胞衰竭的PDCD1、LAG3和TIGIT顯著下調(diào)，同時(shí)標(biāo)志T細(xì)胞持續(xù)激活并分化為記憶表型的CD27、Jun和KLF9上調(diào)，富集分析結(jié)果表明傳統(tǒng)CAR-T細(xì)胞與共表達(dá)SMAD7的細(xì)胞之間的差異基因主要富集在T細(xì)胞分化、近端T細(xì)胞受體信號(hào)通路和細(xì)胞因子產(chǎn)生等通路，這些結(jié)果表明，共表達(dá)SMAD7的CAR-T細(xì)胞的特點(diǎn)是在抗原暴露后可減輕衰竭和減少細(xì)胞因子的產(chǎn)生。
關(guān)于CAR-T細(xì)胞中TGF-β信號(hào)通路的調(diào)控作用，作者結(jié)合流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的CART細(xì)胞在暴露于增加濃度的rhTGF-β1時(shí)TβRI顯著上調(diào)不同，共同表達(dá)SMAD7的細(xì)胞在rhTGF-β1處理后TβRI（TGF-β受體）水平是下降的，RNA-seq和qPCR檢測(cè)表明，在HER2+腫瘤細(xì)胞刺激后，與對(duì)照組CAR-T細(xì)胞相比，共表達(dá)SMAD7的CAR-T細(xì)胞中細(xì)胞因子的產(chǎn)生顯著減少，即SMAD7阻礙了CAR-T細(xì)胞中細(xì)胞因子的合成。
此外，細(xì)胞溶解能力檢測(cè)結(jié)果表明，在7輪CAE（連續(xù)抗原暴露）和隨后與HER2+Fluc+ HeLa細(xì)胞共培養(yǎng)后，表達(dá)SMAD7的CAR-T細(xì)胞的效應(yīng)亞群比例顯著升高，說明SMAD7參與了CAE期間CAR-T細(xì)胞的持續(xù)溶細(xì)胞活性，可能是通過抑制TGF-β信號(hào)，從而減少T細(xì)胞的衰竭和細(xì)胞溶解活性。小鼠體內(nèi)移植模型結(jié)果顯示，用表達(dá)SMAD7的CAR-T細(xì)胞處理的小鼠血清中的細(xì)胞因子水平遠(yuǎn)低于用常規(guī)CAR-T細(xì)胞處理的小鼠。因此，SMAD7的表達(dá)提高了CAR-T細(xì)胞治療的安全性，而不影響腫瘤根除的效果，同時(shí)SMAD7的表達(dá)使CAR-T細(xì)胞具有持續(xù)的抗腫瘤療效。綜上所述，本研究證明了靶向TGF-β信號(hào)通路作為一種提高CAR-T細(xì)胞治療實(shí)體腫瘤的有效性和安全性的新方法的可行性。
參考文獻(xiàn)：
[1] 吳先國,朱永良,黃建.橋接基因型與表型的功能性精準(zhǔn)腫瘤學(xué)[J/OL].科學(xué)通報(bào):1-10[2024-05-24].
[2] Liang S, Zheng R, Zuo B, Li J, Wang Y, Han Y, Dong H, Zhao X, Zhang Y, Wang P, Meng R, Jia L, Yang A, Yan B. SMAD7 expression in CAR-T cells improves persistence and safety for solid tumors.?Cell Mol Immunol.?2024Mar;21(3):213-226. doi: 10.1038/s41423-023-01120-y. Ep ub 2024 Jan 4
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