在一项新的研究中，来自美国圣犹大儿童研究医院的研究人员开发出首个靶向GRP78的嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T，下称GRP78 CAR-T）。他们的GRP78 CAR-T细胞在实验室中成功靶向并摧毁了急性髓细胞性白血病（AML）细胞。相关研究结果于2022年1月31日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“CAR T cells redirected to cell surface GRP78 display robust anti-acute myeloid leukemia activity and do not target hematopoietic progenitor cells”。

CAR-T细胞是经过基因改造的T细胞，可使得免疫系统能够攻击癌细胞表面上的特定靶标。它们已被成功用于治疗急性淋巴细胞白血病（ALL），特别是B-ALL。它们在治疗AML方面的应用较为有限。

利用CAR-T细胞治疗AML的挑战包括：找到癌症特异性的抗原，同时限制毒性，并使CAR-T细胞在治疗期间和治疗后持续存在。癌症特异性抗原可使CAR-T细胞能够识别和攻击癌细胞。AML起源于骨髓细胞，因此许多抗原在这种癌症和健康骨髓之间重叠。这大大限制了针对AML的CAR-T细胞的开发。

GRP78 CAR-T细胞依次杀死肿瘤细胞和分泌细胞因子，而不伤害正常的造血祖细胞。图片来自Nature Communications, 2022, doi:10.1038/s41467-022-28243-6。

这些作者在AML的小鼠模型中克服了这些挑战，利用他们的GRP78 CAR-T细胞对AML产生了选择性的、有效的和持久的反应。

论文通讯作者、圣犹大儿童研究医院骨髓移植与细胞治疗科的Paulina Velasquez医学博士说，“我们证实了GRP78在成人和儿童AML细胞表面上存在差异性的过表达，这与潜在的基因突变无关，而且我们证实了它在成熟血细胞的前体细胞表面上表达。它不在正常细胞的表面上表达，包括正常造血细胞的表面。这使我们的CAR-T细胞具有优势，因为它们不太可能对骨髓产生毒性影响。”

找到正确的靶标

这些作者确定GRP78为候选的AML抗原，因为它在AML癌细胞表面上表达，但在正常骨髓中不表达。GRP78存在于每个细胞的内质网中。在正常细胞中，GRP78在应对内质网应激时过度表达，然后细胞要么死亡要么恢复正常。在AML癌细胞中，GRP78过度表达并转位到细胞表面，使其成为CAR-T细胞疗法的一种有吸引力的靶标。

论文第一作者、圣犹大儿童研究医院骨髓移植与细胞治疗科的Nikhil Hebbar博士说，“除了具有癌症特异性外，GRP78是一种必需基因，如果你敲除GRP78，细胞就会死亡。因此，这也使得它成为一种有趣和独特的靶标，因为癌细胞无法摆脱它，这就降低了癌细胞产生治疗抵抗性的几率。”

设计CAR

CAR-T细胞有一种抗原识别结构域，即是一种让CAR识别癌细胞的成分。大多数CAR的设计是使用一种单链可变区片段（single-chain variable fragment）作为抗原识别结构域。在圣犹大儿童研究医院，这些作者使用一种肽来识别抗原GRP78，基于此设计出他们的GRP78 CAR-T细胞，从而使得它的抗原识别结构域更小。

为了解决CAR-T细胞的持久性问题，这些作者使用达沙替尼（dasatinib）来设计他们的CAR。达沙替尼是一种获得美国食品药品管理局（FDA）批准的药物，最近被证实可以通过让CAR-T细胞“休息”来改善它们的功能。

CAR-T细胞的制造对T细胞来说是一种应激性的过程，会导致GRP78暂时迁移到它们的表面。这些作者发现，达沙替尼不仅改善了T细胞的功能，而且还阻止了GRP78暂时迁移到CAR-T细胞的表面。

通过阻断GRP78向细胞表面的迁移，达沙替尼防止GRP78 CAR-T细胞彼此相互混淆作为靶标进行攻击。这提高了GRP78 CAR-T细胞的适应性，使它们能够持续更长时间，更有效地清除癌细胞。

这项新的研究表明GRP78 CAR-T细胞疗法在实验室中对AML具有强大的活性。在这种细胞疗法能够推进到临床使用之前，还需要进行更多的研究。

参考资料：

Nikhil Hebbar et al. CAR T cells redirected to cell surface GRP78 display robust anti-acute myeloid leukemia activity and do not target hematopoietic progenitor cells. Nature Communications, 2022, doi:10.1038/s41467-022-28243-6.