这项研究由Rosa Nguyen、Ekaterina Doubrovina、Charlotte M. Mousset等18位作者共同完成，主要作者单位包括美国国家癌症研究所（National Cancer Institute, USA）、美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）以及罗格斯癌症研究所（Rutgers Cancer Institute of New Jersey）。研究成果发表于2023年11月的期刊《Clinical Cancer Research》，标题为《Cooperative Armoring of CAR and TCR T Cells by T Cell–Restricted IL15 and IL21 Universally Enhances Solid Tumor Efficacy》，DOI为10.1158⁄1078-0432.CCR-23-1872。
学术背景
嵌合抗原受体（Chimeric Antigen Receptor, CAR）和T细胞受体（T Cell Receptor, TCR）T细胞疗法在血液系统恶性肿瘤中取得了显著的成功，但对于实体瘤的疗效仍有限。实体瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的细胞因子和营养缺乏、免疫检查点上调以及免疫抑制性代谢物等因素，导致过继性T细胞的功能和生存能力受损。此前研究表明，白细胞介素15（Interleukin-15, IL15）和白细胞介素21（Interleukin-21, IL21）能够协同增强T细胞和自然杀伤细胞（Natural Killer, NK）的增殖、效应功能和抗肿瘤活性。然而，系统性给予IL15或IL21会导致剂量限制性毒性，因此本研究的目的是开发一种膜锚定IL15/IL21的技术，使其能够在T细胞局部发挥作用，以提高实体瘤治疗的疗效，同时减少全身毒性。
研究流程
1. 载体设计与验证
研究团队设计了能够诱导组成型表达膜锚定IL15、IL21或两者组合（IL15/IL21）的载体，并通过CD80（B7-1）和AG4S连接子将其固定在细胞膜上（图1a）。这些载体在29名健康供体的T细胞中进行了稳定性测试，结果显示膜锚定细胞因子的表达水平稳定（约40%），且不影响TCR或CAR的表达（图1b-d）。
体外功能测试
单细胞RNA测序分析
为了探索IL15/IL21如何调节T细胞功能，研究团队进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）。结果表明，膜锚定IL15/IL21能减少NK样T细胞的产生（该群体与T细胞衰竭相关），并促进效应记忆T细胞的扩增（图3）。
体内实验
主要结果
- 膜锚定IL15/IL21显著增强T细胞在连续抗原刺激下的持久性和杀伤能力（图2）。
- 该技术减少NK样T细胞的产生，延缓T细胞功能性耗竭（图3）。
- 在动物模型中，共表达IL15/IL21的T细胞显示出更高的肿瘤浸润性和长期存活率（图4-5）。
结论与意义
该研究证明，膜锚定IL15/IL21是一种极具前景的技术，能够普遍增强CAR和TCR T细胞在实体瘤中的疗效。其科学价值在于揭示了IL15和IL21协同作用的机制，并为克服实体瘤微环境的免疫抑制提供了新策略。临床转化潜力巨大，未来可应用于多种癌症的过继性细胞治疗。
亮点
- 技术创新：首次设计并验证了膜锚定IL15/IL21的共表达载体，局部递送细胞因子以减少全身毒性。
- 机制突破：scRNA-seq揭示了NK样T细胞与T细胞衰竭的关系，IL15/IL21通过抑制这一过程增强疗效。
- 广泛适用性：在两种实体瘤模型（上皮癌和神经母细胞瘤）中均验证了技术的普适性。
其他有价值内容
- 安全性分析提示需关注高载体拷贝数（Vector Copy Number, VCN）可能导致的异常增殖，建议未来临床研究中加入安全开关。
- 研究者开源了scRNA-seq数据（GSE229651），便于后续机制探索。