癌癥真的治不好?空間組圖譜成像分析賦能實體腫瘤療法研究
世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的最新《2020年世界癌癥報告》,對中國癌癥情況進(jìn)行了全面的分析。中國作為世界上人口最多的國家,癌癥人口數(shù)占新增癌癥病例的23%以上,其中約50%的新病例來自肝癌、食管癌和胃癌。死亡人數(shù)約占全球的30%, 高居全球第一[1]。
2022年2月27日,中國國家癌癥中心發(fā)布最新的中國癌癥報告:《2016年中國癌癥發(fā)病率和死亡率》,根據(jù)報告顯示中國前十的癌癥分別是,肺癌,肝癌,胃癌,食管癌,結(jié)直腸癌,胰腺癌,乳腺癌,神經(jīng)系統(tǒng)癌癥,白血病以及宮頸癌。十種癌癥占癌癥死亡總數(shù)達(dá)到83%,僅白血病一項是血液腫瘤[2]。
2021年可謂中國細(xì)胞治療的元年,多款細(xì)胞治療商品幾乎同時上市,讓患者見到了一絲曙光,但仔細(xì)看來,主要針對血液腫瘤。
以CAR-T為基礎(chǔ)的細(xì)胞治療產(chǎn)品在治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤方面取得了顯著的成功,但在實體瘤方面尚未取得突破性的進(jìn)展。除了組織微環(huán)境帶來的阻礙和T細(xì)胞浸潤的固有障礙外,還缺乏適合CAR-T治療的細(xì)胞表面靶分子,如腫瘤細(xì)胞覆蓋率高,靶向/非腫瘤毒性低。目前,許多細(xì)胞表面標(biāo)記物正在研究用于實體瘤CAR-T細(xì)胞治療。同時,也有結(jié)合不同標(biāo)記物以規(guī)避腫瘤逃逸機制或降低非腫瘤毒性的策略[3]。
MACSima全自動空間組圖譜成像分析系統(tǒng),具有最溫和的信號擦除機制,可以在單個樣本上同時實現(xiàn)數(shù)百個標(biāo)記物的檢測,同時基于一種新的圖像處理系統(tǒng),可有效去除圖像中的偽影,可以實現(xiàn)亞細(xì)胞水平對細(xì)胞蛋白質(zhì)的高靈敏度檢測(圖1)。

通過多標(biāo)記分析方法確定實體瘤免疫治療的潛在靶點,成為實體瘤治療的重要環(huán)節(jié)。本文利用MICS技術(shù)對胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)進(jìn)行篩查,揭示了CD318, TSPAN8和CD66c可作為胰腺導(dǎo)管腺癌CAR-T細(xì)胞治療的潛在靶點[4]。
基于CAR T免疫治療的PDAC細(xì)胞表面候選靶點的篩選
在現(xiàn)有的腫瘤免疫學(xué)分析方法中,無論是單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),還是蛋白表達(dá)譜空間分布信息,這些方法在組織處理過程中都伴有信息丟失。因此原位圖像數(shù)據(jù)采集便體現(xiàn)了前所未有的優(yōu)勢。研究人員通過基于371單克隆抗體panel的流式細(xì)胞術(shù)篩選確定PDAC-PDX模型細(xì)胞表面表達(dá)的前50個抗原,采用了MICS自動循環(huán)熒光成像的方法,對兩個PDAC腫瘤樣本分別進(jìn)行了107和98個標(biāo)記物表達(dá)和定位分析,結(jié)合生物信息分析結(jié)果,對所測標(biāo)記物的“前景度”進(jìn)行評分,評分最高的4個標(biāo)記物為:CLA, TSPAN8.CD318和CD66c(圖2)。



構(gòu)建CAR表達(dá)載體,驗證特異性靶點
針對識別出的CLA, CD66c, CD318, and TSPAN8四個標(biāo)記物后,我們設(shè)計了一個具有不同spacer長度(XS、S、M和L)和scFv(Vh-Vl和Vl-Vh)的CAR Library(圖3a)。顯示這些要素對CAR的功能至關(guān)重要。所有CAR均采用第二代設(shè)計,CD3ζ和4-1BB為刺激結(jié)構(gòu)域,CD8α跨膜結(jié)構(gòu)域。經(jīng)過一系列驗證得出CLA特異性CAR功能失調(diào),而CD66c、CD318和TSPAN8特異性CAR在體外誘導(dǎo)有效激活、細(xì)胞因子釋放和抗腫瘤療效。


候選靶點的體內(nèi)腫瘤殺傷驗證
將Luc+AsPC1細(xì)胞移植到NSG小鼠體內(nèi),生物熒光信號顯示為腫瘤組織,通過觀察腫瘤生長動力學(xué)情況,來評估腫瘤殺傷情況。結(jié)果顯示,當(dāng)小鼠腫瘤體積達(dá)到25mm2時,靜脈注射CAR-T,與對照組相比,CD318-CAR-T細(xì)胞具有顯著快速的腫瘤清除效果,TSPAN8-CAR-T細(xì)胞也具有殺傷腫瘤的作用,作用較弱,但三個月內(nèi)也實現(xiàn)了腫瘤清除。CD66c S V1 -Vh CAR與其他相比,表現(xiàn)欠佳(圖4)。

