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宾夕法尼亚大学揭示CART细胞疗法有望治疗心脏病

宾夕法尼亚大学揭示CART细胞疗法有望治疗心脏病2019年9月12日,来自宾夕法尼亚大学的Jonathan A Epstein团队在Nature杂志上发表题为Targeting cardiac fibrosiswith engineered

宾夕法尼亚大学揭示CART细胞疗法有望治疗心脏病

2019年9月12日,来自宾夕法尼亚大学的Jonathan A Epstein团队在Nature杂志上发表题为Targeting cardiac fibrosiswith engineered T cells的文章,利用小鼠心脏疾病模型,确定了通过基因改造的T细胞,可以有效的靶向活化的心脏成纤维细胞。


宾夕法尼亚大学揭示CAR-T细胞疗法有望治疗心脏病


首先,作者采用心脏活化状态的成纤维细胞(以Postn蛋白为标志)表面连有异体抗原OVA(ovalbumin peptide)的小鼠,并通过持续4周给小鼠滴注血管紧张素/福林复合药物(angiotensin II/phenylephrine,简称AngII/PE)诱导心脏纤维化疾病模型。与此同时,作者在CD8+T细胞表面表达了特异针对OVA的受体(CD8+OT-I T cell),并在给药1周后,将这些T细胞转输至小鼠体内。给药4周后(转输细胞3周后),作者发现,对照小鼠心脏产生了明显的纤维化,而转输T细胞的小鼠心脏纤维化程度要轻的多。这些结果表示,利用改造的T细胞靶向活化的成纤维细胞,从而减缓心脏纤维化水平,这在技术上完全可行。


接下来,作者力图发现和定义新的表达于活化的成纤维细胞,而不表达在静息状态的成纤维细胞,或者是其它体细胞的心脏纤维化标志分子。作者采集了进行心脏移植手术(包括供体和受体)的238位志愿者左心室组织样本。通过RNA测序技术,作者发现了一系列心脏病人中成纤维细胞中特异性高表达的分子,其中,成纤维细胞活化蛋白(fibroblast activation protein,简称FAP)的表达量增长最为剧烈。根据之前的报道,FAP是一种表达于胚胎发育时期,或者是纤维组织和肿瘤病灶处的位于细胞表面的糖蛋白,但是,其表达量一般处于极低水平。作者发现,FAP高表达于心脏病人左心室的成纤维细胞中,并不表达于心肌细胞之中,并且在健康人群的心脏中也基本上不表达。所以说,FAP是天然优良的靶向活化的成纤维细胞,也就是心脏纤维化病变的靶标分子。


宾夕法尼亚大学揭示CAR-T细胞疗法有望治疗心脏病


最后,作者验证以FAP为靶标的CAR-T细胞疗法是否可以有效治愈和缓解心脏纤维化。作者仍然采用AngII/PE所诱导的小鼠心脏病模型,并且,在给药一周和两周时,转输入改造好的FAP-CAR-T细胞。作者发现,转输1天后,即可发现T细胞进入心脏,与心脏活化的成纤维细胞共定位。给药4周后,与对照组相比,转输细胞组的心脏成纤维化明显减轻,并且,其心脏功能也有所恢复。


与此同时,作者还检测了此FAP-CAR-T疗法是否具有一定程度的副作用。作者发现,FAP-CAR-T细胞基本上不会靶向机体其它正常细胞,也不会引起炎性因子,比如IL-1和IL-6水平的升高。通过对心脏组织进行RNA测序,发现炎症相关的基因标志变化不大,表示很可能只有极轻微的免疫和炎症反应。最后,通过组织学染色分析,发现心脏并没有免疫细胞的募集和浸润。以上这些结果都说明,FAP-CAR-T细胞疗法治疗目前并没有发现值得注意的毒副作用。


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这是一份具有划时代意义的工作,作者创造性地将肿瘤治疗领域的CAR-T细胞疗法应用于心脏病的治疗缓解之中,定义了心脏纤维化的标志分子,特异高表达于活化成纤维细胞的FAP,并构建了以此为靶点的FAP-CAR-T细胞。将这些细胞转输回心脏病小鼠中,取得了良好的治疗效果,且毒副作用较小。


这份工作一经问世就得到了广泛的关注。宾夕法尼亚大学第一时间报道了这项工作。本文的通讯作者Epstein博士认为,虽然将这份工作应用于临床仍然有很长的路要走,但其确是细胞疗法治疗和缓解心脏病最为关键的一步。


研究背景


心脏发生损伤时,成纤维细胞就会活化,分泌基质和胶原蛋白分泌合成减少,从而导致心肌僵硬脆弱,最终形成心脏纤维化。心脏纤维化程度,是心血管疾病严重与否的重要指标之一。但是,时至今日,仍没有有效的针对心脏纤维化的治疗手段问世。


近些年来,通过改造T细胞受体的CAR T细胞疗法在恶性肿瘤治疗方面取得了显著的成果,这些改造后的T细胞可以有效的杀伤肿瘤细胞,并且,美国食品和药物管理局已经批准其作为某些白血病和淋巴瘤的治疗手段应用于临床。但是,这些改造过的T细胞,是否可以靶向非肿瘤细胞,治愈其它类型的疾病呢?


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