本文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是该研究的学术报告:
作者及研究机构
本研究由Li Zhang、Tomasz Sosinowski、Richard Aras Cox、Joseph Ray Cepeda、Nitin S Sekhar、Sean M. Hartig、Dongmei Miao、Liping Yu、Massimo Pietropaolo和Howard W. Davidson共同完成。主要研究机构包括Baylor College of Medicine(美国德克萨斯州休斯顿)和University of Colorado Denver(美国科罗拉多州奥罗拉)。该研究于2019年1月发表在期刊*Journal of Autoimmunity*上。
学术背景
本研究属于免疫学和糖尿病研究领域,旨在开发一种针对1型糖尿病(Type 1 Diabetes, T1D)的特异性抗原疗法。T1D是一种由自身免疫反应引起的疾病,其中胰岛β细胞被免疫系统错误攻击,导致胰岛素分泌不足。在非肥胖糖尿病(Non-Obese Diabetic, NOD)小鼠模型中,胰岛素B链的第9至23位氨基酸(B:9–23肽)是T1D的主要起始表位。该肽与NOD小鼠的主要组织相容性复合体II类分子(MHC class II, I-Ag7)结合,形成能够激活致病性CD4+ T细胞的复合物。此前,研究团队开发了一种单克隆抗体(mab287),能够特异性结合I-Ag7-B:9–23(r3)复合物,并在小鼠模型中延迟或预防T1D的发生。然而,mab287的作用机制尚不明确,且需要频繁注射以维持疗效。基于此,本研究提出了一种新的策略:利用mab287开发嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor, CAR)T细胞,通过重定向细胞毒性T细胞来更高效地清除表达致病性复合物的抗原呈递细胞(Antigen Presenting Cells, APCs),从而延缓T1D的进展。
研究流程
本研究分为多个步骤,主要包括CAR-T细胞的构建、体外功能验证、体内实验及数据分析。
1. CAR表达载体的构建:从表达mab287的杂交瘤细胞中提取RNA,通过5’ RACE技术扩增重链和轻链的cDNA,并设计CAR表达载体。CAR由单链Fab片段(scFab)与CD28跨膜区和信号域、CD3ζ信号域组成,部分CAR还包含4-1BB信号域(第三代CAR)。
2. CAR-T细胞的生成:从4周龄NOD小鼠的脾脏中分离CD8+ T细胞,通过体外激活和逆转录病毒感染,将CAR表达载体导入T细胞。经过两次转导后,通过流式细胞术筛选表达绿色荧光蛋白(GFP)的CAR-T细胞。
3. 体外功能验证:将CAR-T细胞与人工抗原呈递细胞(AAPCs)共培养,检测其对I-Ag7-B:9–23(r3)复合物的特异性反应,包括IFN-γ分泌和细胞杀伤实验。
4. 体内实验:将CAR-T细胞通过尾静脉注射到5周龄NOD小鼠体内,监测小鼠的血糖水平和T1D发病率。同时,通过流式细胞术和免疫组织化学分析CAR-T细胞在胰腺淋巴结(PLNs)中的归巢和存活情况。
5. 数据分析:采用Prism7软件进行生存曲线分析,使用Gehan-Breslow-Wilcoxon检验比较各组小鼠的T1D发病率,并通过ELISA和放射免疫分析法检测血清胰岛素和自身抗体水平。
主要结果
1. CAR-T细胞的体外功能:287-CAR T细胞能够特异性识别并杀伤表达I-Ag7-B:9–23(r3)复合物的AAPCs,分泌IFN-γ,而对其他肽段无反应。
2. 体内实验:单次注射287-CAR T细胞显著延迟了NOD小鼠的T1D发病时间。在18周龄时,287-CAR T细胞治疗组小鼠无一发病,而对照组和未治疗组的发病率分别为29%和52%。然而,保护效果随时间减弱,30周时各组发病率无显著差异。
3. CAR-T细胞的归巢和存活:287-CAR T细胞能够选择性归巢至胰腺淋巴结,并在部分小鼠中存活1-2周,但在10-15周后基本检测不到。
4. 自身抗体和胰岛素水平:287-CAR T细胞治疗组小鼠在10周龄时未检测到胰岛素自身抗体(IAAs),而对照组小鼠IAAs水平显著升高。
结论
本研究首次证明,针对致病性MHC II类-肽复合物的CAR-T细胞在体内具有显著的治疗效果,能够延迟T1D的发病。然而,单次注射的CAR-T细胞保护效果有限,未来研究需优化细胞存活时间和给药策略。该研究为开发基于抗原特异性细胞疗法的T1D治疗提供了重要依据,并为其他自身免疫疾病的治疗开辟了新途径。
研究亮点
1. 创新性:首次将CAR-T细胞技术应用于针对MHC II类-肽复合物的自身免疫疾病治疗。
2. 特异性:287-CAR T细胞能够特异性识别并清除表达致病性复合物的APCs,减少胰岛自身免疫反应。
3. 临床应用潜力:该研究为开发针对T1D及其他自身免疫疾病的抗原特异性细胞疗法奠定了基础。
其他有价值内容
本研究还探讨了CAR设计对T细胞功能的影响,发现包含4-1BB信号域的第三代CAR能够延长T细胞在体内的存活时间。此外,研究团队提出了未来优化方向,包括改进CAR设计、调整给药策略以及探索其他T细胞亚型(如CD4+调节性T细胞)的应用潜力。