编者按：2022年12月10日-13日，第64届美国血液学会（ASH）年会将以线上+线下形式在美国新奥尔良召开，这项血液学“盛宴”汇聚了全球各地的血液肿瘤专家和学者，多项重磅级的研究进展将在此公布。在今年大会上，各国研究人员均对以CAR-T为主的细胞免疫治疗的优化方案和治疗机制进行了探索。其中来自浙江大学医学院附属第一医院黄河教授团队王修健博士后的“MEK抑制剂通过下调c-Fos和JunB减少CAR-T耗竭和终末分化”的摘要被遴选入围口头报告。《肿瘤瞭望》特邀黄河教授为读者分享和点评这一最新的研究成果。

 

 

当前人们对MEK抑制剂在CAR-T细胞中所起的作用知之甚少，且存在争议。一些研究表明MEK抑制剂可在体外损害CAR-T细胞的功能。另一项研究则报告称MEK抑制剂与GD2 CAR-T细胞联用可以提高疗效。然而，这种联合效应的机制尚不清楚。考虑到CAR信号传导通路与TCR相似，都涉及MAPK信号的激活。我们假设MEK抑制剂可能通过减少冗余CAR信号传导来减轻CAR-T细胞的耗竭和终末分化。该研究旨在系统评价MEK抑制剂对CAR-T细胞的作用和机制。

 

 

为了探索MEK抑制剂是否可以减轻抗原非依赖性CAR强直信号(tonic signaling)传导的不利影响，我们将CD19.28z CAR-T细胞分别在含MEK抑制剂曲美替尼（trametinib）、考比替尼(cobimetinib)和比美替尼(binimetinib)的培养基中培养9天，以上3种MEK抑制剂均已经FDA批准用于临床，所用浓度分别为它们血药浓度的峰值。我们发现这3种MEK抑制剂都可以减少CAR-T细胞的终末分化，抑制耗竭和激活标志物的表达。其中，曲美替尼是最有效的，因为它可以在最低浓度下达到与考比替尼和比美替尼相当的效果。因此，我们选择曲美替尼进行进一步研究。我们证实，与7.5nM和30nM相比，15nM是曲美替尼的最佳浓度，在该浓度下曲美替尼对CAR-T细胞的表型有很强的影响，而对CAR-T细胞的增殖仅有轻微抑制作用。曲美替尼预处理不影响CD19.28z CAR-T细胞的体外细胞毒性。随着治疗时间的延长和剂量的增加，曲美替尼的上述作用更为显著。为了确定MEK抑制剂是否对使用其他scFv和共刺激结构域的CAR-T也起上述作用，我们将曲美替尼分别加入CD19.4-1BBz和GD2.28z CAR-T细胞的培养基中，也取得了类似的结果。有趣的是，因为GD2.28z CAR-T更容易耗竭，在含曲美替尼的培养基中培养的GD2.28z CAR-T细胞具有更好的增殖和杀伤能力。在体内实验中，我们发现与DMSO预处理的CD19.28z CAR-T细胞相比，曲美替尼预处理的CD19.28z CAR-T细胞具有更强的抗白血病活性，耗竭和分化程度更低，增殖更好，进一步延长了小鼠存活期（图1）。用CD19.4-1BBz CAR-T细胞进行体内实验可获得相似的结果。为了评估曲美替尼是否可以保护CAR-T细胞免受抗原刺激引发的耗竭和终末分化，我们将CD19.28z CAR-T细胞与Nalm-6细胞在含有或不含有曲美替尼的培养基中共培养。我们证明在抗原刺激下，曲美替尼可有效抑制CAR-T细胞的活化、耗竭、凋亡、终末分化和ERK磷酸化，从而促进总CAR-T和CD8 CAR-T细胞的增殖。此外，在重复抗原刺激后，曲美替尼可以挽救CAR-T细胞的功能衰竭，提高CAR-T细胞的体外细胞毒性。

 

图1

 

从机制上讲，单细胞和群体RNA-Seq显示MEK抑制剂的作用与AP-1和耗竭相关转录因子的下调以及记忆相关转录因子的上调有关（图2）。GSEA揭示了在曲美替尼处理组中记忆相关基因的上调和参与T细胞活化/效应/耗竭、AP-1通路和凋亡基因的下调。此外，单细胞转录组分析表明曲美替尼处理提高了记忆和Ki67+CAR-T亚群的比例。在曲美替尼下调的AP-1转录因子中，c-Fos和JunB是经典MAPK信号通路的直接下游靶标，据报道它们都与T细胞耗竭有关。因此我们推测c-Fos和JunB的下调可能有助于MEK抑制剂发挥作用。与我们的假设一致，CAR-T细胞中过表达c-Fos或JunB可以部分消除MEK抑制剂的作用。

 

图2

 

 

我们的研究提供了一种通过MEK抑制剂来优化CAR-T抗肿瘤功能的策略，并阐明了c-Fos和JunB在驱动CAR-T细胞耗竭和终末分化中的作用。

 

 

不管在血液肿瘤还是实体肿瘤中，CAR-T细胞的持久性不足均限制了CAR-T的治疗效果，使得部分接受CAR-T治疗的患者发生肿瘤复发。我们和其他人已经证明，减少冗余CAR信号是延长CAR-T细胞持久性的一种有效方法。由于引起MAPK信号通路异常激活的KRAS突变在人类肿瘤中的突变率达到了25%，所以MEK抑制剂是靶向治疗的重要组成部分。加上MAPK信号对T细胞活化、分化和耗竭具有重要作用，故了解MEK抑制剂对CAR-T细胞的影响对于回答如何联用MEK抑制剂和CAR-T治疗癌症具有重要意义。

 

在这篇摘要中我们报告了一种通过MEK抑制剂来增强CAR-T细胞功效的策略。在CAR-T细胞制造过程中添加MEK抑制剂可以抑制强直信号驱动的CAR-T耗竭和终末分化，从而产生具有更强记忆和持久性的CAR-T细胞。这种效应独立于CAR分子的scfv和共刺激结构域。此外，抑制MAPK信号还可以减轻靶抗原触发的CAR-T耗竭和终末分化。我们的结果表明，MEK抑制剂和CAR-T细胞联合应用是一种提高CAR-T持久性的有效方法，具有临床转化价值。未来我们将开展MEK抑制剂与CAR-T细胞联合应用的临床试验，以期改善CAR-T治疗后患者的预后。