靶向TOX和TOX2有望改善CART細胞免疫療法對實體瘤的治療

　　十年前，科學家們已宣布開發出一種稱為CAR（嵌合抗原受體）-T的癌癥免疫療法：對來自患者的T細胞進行基因修飾，使得它們具有強大的抗腫瘤作用，隨后再將這些經過基因修飾的T細胞灌注到患者自己的體內。從那以后，CAR-T方法（統稱為“過繼性T細胞轉移”的幾種策略中的一種）作為新型細胞免疫治療工具成為頭條新聞。迄今為止，它們最為成功地用于對抗所謂的“液體癌癥（liquid cancer）”，如白血病和淋巴瘤。

　　肉瘤和癌癥對這些方法更有抵抗力，這部分上是因為經過基因修飾的T細胞一旦浸潤到腫瘤中就逐漸地失去抗腫瘤能力。免疫學家將這種細胞疲勞稱為T細胞“衰竭（exhaustion）”或“功能障礙（dysfunction）”。

　　為了理解其中的原因，美國拉荷亞免疫學研究所的Anjana Rao博士和Patrick Hogan博士在過去幾年中發表了一系列論文，報道了一種稱為NFAT的調節基因表達的轉錄因子開啟削弱T細胞抗腫瘤反應的“下游”基因表達，因而導致T細胞衰竭。其中的一組下游基因編碼轉錄因子NR4A，而且前研究生Joyce Chen已發現通過基因手段清除腫瘤浸潤CAR-T細胞中的NR4A蛋白可改善腫瘤排斥。然而，在這個途徑中與NFAT和NR4A發揮協同作用的其他參與者的身份仍然未知。

　　如今，在一項新的研究中，Rao實驗室和Hogan實驗室在一個建立并維持T細胞衰竭的廣泛基因表達網絡中，提供了一個更為完整的參與者列表。這項研究利用小鼠模型發現通過基因手段清除兩個新的轉錄因子 ---TOX和TOX2---也會改善CAR-T方法中對“實體”黑色素瘤的根除。它表明在患者中靶向NR4A和TOX因子的類似干預措施可能將基于CAR-T的免疫療法的應用擴展到實體瘤中。相關研究結果于2019年5月31日在線發表在PNAS期刊上，論文標題為“TOX and TOX2 transcription factors cooperate with NR4A transcription factors to impose CD8+ T cell exhaustion”。

圖片來自PNAS, 2019, doi:10.1073/pnas.1905675116。

　　他們首先比較了正常的與“衰竭的”T細胞樣本中的基因表達譜，尋找與NR4A同時上調的因子作為T細胞功能障礙的同謀者。論文第一作者、Rao實驗室博士后研究員Hyungseok Seo博士說道，“我們發現兩種稱為TOX和TOX2的DNA結合蛋白與NR4A轉錄因子一起高度表達。這一發現表明諸如NFAT或NR4A之類的因子可能會控制TOX的表達。”

　　他們隨后在小鼠中重現CAR-T方案：首先將黑色素瘤細胞接種到小鼠體內以建立腫瘤，然后在一周后給這些小鼠灌注兩種T細胞群體中的一種：來自正常小鼠的“對照”T細胞樣本；來自經過基因改造后T細胞中不表達TOX和TOX2的小鼠的T細胞樣本。

　　值得注意的是，相比于接受正常的T細胞灌注的小鼠，接受缺乏TOX的CAR-T細胞灌注的小鼠顯示出更為強烈的黑色素瘤消退。此外，接受缺乏TOX的CAR-T細胞治療的小鼠表現出顯著增加的存活率，這就表明TOX因子的缺乏對抗T細胞衰竭并且允許T細胞更有效地破壞腫瘤細胞。

　　他們發現TOX因子與NFAT和NR4A聯合起來促進一種稱為PD-1的抑制性受體的表達。PD-1呈現在衰竭的T細胞表面上，并發送免疫抑制信號。

　　PD-1可通過許多稱為免疫檢查點抑制劑的單克隆抗體加以阻斷，這些抗體抵抗免疫抑制并激活先天性抗癌免疫反應。

　　TOX、NFAT和NR4A在PD-1上的會聚在分子和免疫學上都有意義，這將使得人們能夠將細胞免疫療法和抗體免疫療法結合在一起。

　　Seo說，“目前，CAR-T細胞療法對患有白血病和淋巴瘤等‘液體腫瘤’的患者表現出驚人的效果。但是由于T細胞衰竭，它們仍然不能用于治療實體瘤患者。如果我們通過用小分子處理CAR-T細胞來抑制TOX或NR4A，那么這種策略可能對黑色素瘤等實體瘤有很強的治療作用。”