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为了监测癌症治疗,研究人员用成像标记物标记了CAR T细胞

2019-11-18 26健康相关癌症

借助CAR T细胞疗法,可以对患者自身的免疫细胞进行基因改造,然后返回体内以发现并杀死癌细胞。 这种免疫疗法已经彻底改变了某些癌症的治疗方法,但是一旦CAR T细胞进入患者体内,它们将去向何方? 医生如何知道它们已经成功地达到了目标,并且在数周,数月甚至数年后仍在继续与疾病作斗争?

为了监测癌症治疗,研究人员用成像标记物标记了CAR T细胞

概述

宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的研究人员主导的一项研究表明,科学家们发现了一种追踪体内CAR T细胞的新方法。研究人员对具有分子标签的CAR T细胞进行了基因改造,使用正电子发射体层摄影(PET)成像在动物模型中对其进行监控。研究结果发表在《分子疗法》上。

“目前,了解体内是否仍存在基因或细胞疗法的唯一方法是定期对肿瘤进行活检或抽血,这提供了非常粗略的疗法测量。借助我们的技术,临床医生将能够定量地“看到“随着时间的流逝,体内持续存在的CAR T细胞的数量和位置,该方法是疗法的持久性和潜在疗效的指示剂,”放射学助理教授Mark Sellmyer博士说。成像CAR T细胞还可以使研究人员在研究环境中更轻松地测试和修改针对许多不同类型疾病的疗法。”

Sellmyer与宾夕法尼亚大学放射学助理教授Michael Farwell医学博士,宾夕法尼亚大学病理学和实验室医学副教授Michael Milone医学博士以及费城儿童医院(CHOP)主治医师Sarah Richman医学博士共同领导了这项研究。

为了监测癌症治疗,研究人员用成像标记物标记了CAR T细胞

带标记的CAR T细胞和正电子发射体层摄影(PET)

PET使用放射性示踪剂产生人体扫描的彩色多维图像,放射性示踪剂通常是小分子,例如葡萄糖,会积聚在肿瘤或与特定蛋白质结合以指示疾病。例如,当将放射性示踪剂氟脱氧葡萄糖(flourodeoxyglucose,FDG)注入体内时,癌细胞比周围细胞吸收分子的速率更高。照相机拍摄这些癌症“热点”的照片,并在计算机上对其进行重建,从而使临床医生可以看到存在疾病的位置。

但是,就细胞疗法(例如CAR T)而言,治疗细胞看起来像人体的正常免疫细胞,因此PET扫描无法区分两者。为了解决这个问题,研究人员使用来自细菌(非人类)的酶改造CAR T细胞:大肠杆菌二氢叶酸还原酶(E. coli dihydrofolate reductase enzyme, eDHFR)。为了体现这种区别,研究小组创建了一种从抗生素甲氧苄啶衍生的放射性示踪剂,它对细菌酶具有高亲和力,而对人则具有低亲和力。

Sellmyer说:“亲和力的差异使我们认为表达细菌酶的CAR T细胞将具有高对比度或高信噪比。”

在这项研究中,CAR T细胞被细菌蛋白eDHFR(称为“ PET报告基因”)遗传标记,然后被插入小鼠模型。给小鼠注射甲氧苄氨嘧啶后,CAR T细胞点亮,使研究人员可以通过PET / CT扫描实时追踪它们。而且,由于细胞的标签是经过基因编码的,因此一旦CAR T细胞繁殖,新细胞也将携带相同的PET成像标记。

动物模型的PET / CT图像显示,七天后,CAR T细胞在脾脏中积聚,到十三天时,CAR T细胞开始在抗原阳性肿瘤中积聚。这些发现表明,可能存在早期和晚期CAR T细胞“港口”,研究人员有很多关于它们在人体中的位置和数量的信息,Sellmyer说。研究人员还惊讶地发现他们的放射性示踪剂对于检测肿瘤内的CAR T细胞具有极高的灵敏度-每立方毫米11,000个细胞。

塞米耶说:“如果我们只能看到1000万个细胞,那将不是很有用;即使只有10,000个细胞,您也希望能够知道这些细胞仍然存在。” “我们能够收集的定量成像水平显示了这种新方法的实用性。”

为了监测癌症治疗,研究人员用成像标记物标记了CAR T细胞

前景

研究人员计划最终在人类患者的临床试验中测试报告基因与放射性示踪剂的配对。 Sellmyer指出,初步研究表明细菌蛋白标签似乎并未使CAR T细胞具有免疫原性,这意味着人体的免疫细胞不会将CAR T细胞识别或攻击为外来入侵者。

他说:“对未来的希望是,许多基因或细胞疗法,例如CAR T,都将在体内被标记和追踪。”

引用

University of Pennsylvania School of Medicine.To monitor cancer therapy, researchers tag CAR T cells with imaging markers. ScienceDaily,November 7,2019.
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191107170512.htm

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