Nat Immunol：一次CAR-T治疗，即有望实现哮喘的长期缓解

哮喘是一种慢性炎症性气道疾病，其特征是气道高反应性、气道炎症、黏液分泌增多以及气道重塑。全球有超过3亿人受到哮喘的影响，并且每年约有25万患者因此病而死亡。

哮喘的发病机制复杂，涉及遗传、环境和免疫因素。特别是，2型高哮喘（Type 2-high asthma）是由2型炎症因子如白细胞介素-4（IL-4）、IL-5和IL-13所驱动的，这些细胞因子在嗜酸性粒细胞的积聚、气道炎症和黏液的过度分泌中起着关键作用。当前的治疗手段，如吸入性皮质类固醇和长效β2受体激动剂，虽然能够缓解症状，但对于部分患者来说效果有限，并且需要长期甚至终身使用，这给患者带来了重大的经济负担和生活质量的降低。

鉴于现有治疗方法的局限性，迫切需要开发新的治疗策略来改善哮喘患者的预后和生活质量。随着细胞治疗技术的发展，特别是嵌合抗原受体T细胞（CAR T细胞）治疗在某些恶性肿瘤中的成功应用，为治疗慢性非肿瘤性疾病提供了新的思路。CAR T细胞是一种经过基因工程改造的免疫细胞，能够特异性地识别并杀死表达相应抗原的细胞。在哮喘治疗中，可以设计靶向2型细胞因子或其受体的CAR T细胞，以清除或调节导致哮喘病理过程的细胞和因子。

近日，清华大学的彭敏博士及其团队在Nature Immunology杂志上发表了题为“A single infusion of engineered long-lived and multifunctional T cells confers durable remission of asthma in mice的研究论文”【1】。本研究通过工程化改造的T细胞，特别是设计能够同时靶向IL-5和阻断IL-4及IL-13信号的多功能T细胞，可能实现对2型高哮喘的长期缓解。

研究结果显示，输注一次长寿命、多功能的工程化T细胞，能长期持续缓解小鼠的哮喘症状。这种策略有望通过单次治疗提供长期疗效，减少患者对持续药物治疗的依赖，从而改善患者的生活质量，并降低整体医疗成本。因此，开展这一领域的研究具有重要的科学意义和临床应用前景。

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🔷  CAR T细胞的设计和制备：

• 设计了一种嵌合抗原受体（CAR），利用小鼠IL-5（mIL-5）作为抗原结合部分，能够与小鼠和人类的IL-5受体α（IL-5Rα）结合。

• 利用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除BCOR和ZC3H12A基因，以增强T细胞的扩增和持久性，得到5T_IF细胞。

• 进一步改造5T_IF细胞，使其稳定表达一种能够阻断IL-4和IL-13信号的小鼠IL-4 mutein（突变体），命名为5T_IF4细胞。

🔷  体外实验：

• 对5T_IF和5T_IF4细胞进行体外杀伤实验，评估它们对IL-5Rα阳性的肿瘤细胞和嗜酸性粒细胞的杀伤能力。

• 通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测5T_IF4细胞分泌的IL-4 mutein。

🔷  体内实验：

• 哮喘模型建立：通过腹腔注射鸡卵白蛋白（OVA）和铝佐剂进行初次免疫，然后通过鼻内OVA诱导哮喘症状。

• 疗效评估：将5T_IF和5T_IF4细胞通过尾静脉注射到免疫完整的小鼠模型中。评估其对哮喘小鼠模型中肺部炎症、气道高反应性、免疫细胞浸润、IL-5和IL-13水平、以及总IgE和OVA特异性IgE及IgG1水平的影响。

• 安全性和持久性评估：长期监测5T_IF和5T_IF4细胞在小鼠体内的安全性，包括对主要器官的影响、免疫细胞群体的变化、以及是否影响小鼠的健康状况和生存率。通过流式细胞术（FACS）分析5T_IF和5T_IF4细胞在小鼠外周血、脾脏、骨髓、肺和肝脏中的分布和持久性。

🔷  RNA测序分析：

对5T_IF和5T_IF4细胞进行RNA测序，以揭示它们与内源性CD8+ T细胞相比的基因表达差异。进行基因集富集分析（GSEA）以了解5T_IF和5T_IF4细胞的特征性基因表达模式。

🔷  人类5T_IF4细胞的诱导和表征：

利用相同的策略在人类T细胞中诱导5T_IF4细胞，并评估其对人类IL-5Rα阳性的肿瘤细胞的杀伤能力。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析人类5T_IF4细胞的异质性和功能特性。

🔷  5T_IF细胞的制备和特性：

成功设计并制备了5T_IF细胞，通过敲除BCOR和ZC3H12A基因而具备了长寿命和自我更新的能力。体外实验中显示出对IL-5Rα阳性细胞的特异性杀伤能力。

🔷  5T_IF4细胞的改造和功能：

5T_IF细胞被进一步改造以分泌IL-4 mutein，产生了5T_IF4细胞，这些细胞能够在不依赖于化疗预处理的情况下，在体内持续存在并发挥功能。体外实验中显示出对IL-5Rα阳性肿瘤细胞和嗜酸性粒细胞的杀伤能力，并且能够分泌IL-4 mutein，阻断IL-4和IL-13的信号传导。

🔷  5T_IF4细胞在哮喘模型中的疗效：

• 在小鼠哮喘模型中，单次输注5T_IF4细胞能够显著减轻肺部炎症，减少嗜酸性粒细胞的积聚，并降低气道高反应性。

• 5T_IF4细胞治疗的小鼠在血清中IL-5和IL-13的水平显著降低，总IgE水平以及OVA特异性IgE和IgG1水平也有所下降。

• 5T_IF4细胞对记忆TH2细胞的影响：5T_IF4细胞能够抑制记忆型2辅助T细胞（TH2细胞），这些细胞在哮喘的持续炎症中起着关键作用。

🔷  5T_IF和5T_IF4细胞的安全性和持久性：

• 在长达一年的观察期内，5T_IF和5T_IF4细胞在小鼠体内未引起明显的不良反应，显示出良好的安全性。

• 这些细胞在小鼠体内能够长期存在，且在疾病加重期间数量有所增加。

🔷  人类5T_IF4细胞的诱导和特性：

• 研究者还成功在人类T细胞中诱导了5T_IF4细胞，并证实它们在体外对IL-5Rα阳性的肿瘤细胞具有杀伤能力。

• 人类5T_IF4细胞在单细胞RNA测序分析中显示出混合的干细胞特性、耗竭特性和功能特性。

图1. 在IL-5 CAR T细胞中敲除BCOR和ZC3H12A产生5T_IF细胞

图2. 5T_IF细胞表型

图3. 分泌IL-4突变体的5T_IF4细胞在体内减轻2型炎症

图4. 5T_IF4细胞在已建立的OVA诱导的2型高哮喘中的治疗效果

图5. 5T_IF4细胞为OVA诱导的2型高哮喘提供长期缓解

图6. 5T_IF4细胞在已建立的HDM诱导的2型高哮喘中的治疗效果

图7. 5T_IF4细胞为HDM诱导的哮喘复发提供长期保护

图8. 人类5T_IF4细胞的诱导和表征

编者按：

期待更多类似高质量研究，给患者带来更优的临床诊疗策略。