徐州医科大学施明/郑骏年团队提出使用CAR-T克服肿瘤细胞耐药新思路

来源：徐州医科大学

肿瘤耐药是限制抗肿瘤药物疗效的重要原因之一，进而导致患者无法达到预期疗效。目前虽有克服肿瘤耐药的策略，但收效见微，亟需寻找新的应对策略。

徐州医科大学肿瘤生物治疗研究所施明、郑骏年团队在 Pharmacological Research 在线发表了一篇题为 Expand available targets for CAR-T therapy to overcome tumor drug resistance based on the 「Evolutionary Traps」 的研究论文，该研究针对目前基于肿瘤 「 进化陷阱 」 理论设计耐药肿瘤治疗策略时必须靶向 「 生存必需基因 」 的问题，创新性地提出使用 CAR-T 细胞靶向耐药肿瘤细胞 「 非生存必需基因 」 的思路，用于应对肿瘤细胞耐药。本研究通过体内外实验研究初步证实了该思路的可行性，并且在多种肿瘤模型中进一步分析了该策略的普适性。

2002 年，Martin A. Schlaepfer 等人首次提出 「 进化陷阱 」 一词，它指生物体为了适应环境发生进化，但当人类突然改变环境后，原本有利的进化可能会变成不利因素加速生物灭绝。例如，蜉蝣通过水面上的反射光线来寻找栖息地，而商店橱窗玻璃所反射的光线与之类似，导致蜉蝣把玻璃当作水面来停留、交配、产卵，最终可能导致其灭绝。考虑到肿瘤耐药也是肿瘤细胞针对生存环境产生进化的一种表现，那能否针对肿瘤细胞耐药后的生存特性来设计 「 陷阱 」 消灭耐药肿瘤细胞呢？

答案是肯定的。有研究发现，当肿瘤细胞对一种药物产生抵抗后，可能会对其他药物敏感，主要原因是肿瘤在耐药过程中基因表达发生改变，而这些改变可能产生新的可干预靶点。基于经典的 「 肿瘤进化陷阱 」 理论设计治疗策略应对耐药，需要同时满足以下三个条件：①肿瘤细胞耐药后存在某种基因表达增强或信号通路激活；②该关键基因或信号通路为耐药肿瘤生存所必需；③最好有已经开发成功的靶向药来干预该基因或信号通路。

依据经典 「 肿瘤进化陷阱 」 理论需要满足的三个条件，作者以拉帕替尼耐药细胞 HGC-27-LR 为研究工具，通过基因芯片对比其与非耐药细胞的差异表达基因，同时找到基于 CRISPR-Cas9 筛选确定的 HGC-27 生存必需基因，最后将这些基因与目前已有上市药物作用的靶点取交集，最终交集基因数量为 0。提示经典的 「 肿瘤进化陷阱 」 在实际应用中存在局限性，其中靶向耐药细胞生存必需基因既是关键的应用前提，也是其重要的限制因素。

与传统药物靶向肿瘤细胞生存必需基因不同，CAR-T 疗法最大的优势是无需靶向肿瘤细胞生存必需基因、通过识别膜蛋白杀伤肿瘤细胞，并且无 MHC 限制性。考虑到肿瘤细胞耐药后存在广泛的基因表达谱改变，那这些显著变化的基因中是否存在特异性上调的膜蛋白呢？如果存在，能否构建 CAR-T 细胞识别此类膜蛋白进而杀伤耐药肿瘤细胞呢？基于此想法，作者使用拉帕替尼耐药的 HGC-27 细胞作为研究工具验证了这一想法，通过对耐药细胞和非耐药细胞进行差异表达基因分析、筛选特异性上调的膜蛋白，其中有 10 个特异性表达上调的膜蛋白，其中有 3 个靶点目前已有报道适合用于 CAR-T 治疗，通过综合对比 3 个靶蛋白在耐药细胞、正常细胞的表达和定位，最终选择了 PDPN 作为 CAR-T 治疗耐药肿瘤细胞的靶点开展后续研究。

确定 CAR-T 治疗拉帕替尼耐药肿瘤细胞的潜在干预靶点后，作者构建了靶向 PDPN 的 CAR-T 细胞，体外功能和表型研究表明 PDPN CAR-T 细胞阳性率稳定、增殖活性高、活化水平好、以低分化表型为主、耗竭水平较低，是理想的 CAR-T 制备产物。体外共培养及皮下瘤模型研究结果均表明 PDPN CAR-T 无法控制非耐药肿瘤细胞生长，但对耐药肿瘤细胞的生长具有较好的抑制，初步证实应用 CAR-T 治疗耐药肿瘤细胞的思路具有可行性。

为了进一步证实使用 CAR-T 治疗耐药肿瘤细胞思路的可行性和普适性，作者通过分析拉帕替尼耐药的乳腺癌细胞基因表达谱证实，拉帕替尼耐药的乳腺癌细胞同样存在适合 CAR-T 治疗的潜在靶点，有 12 个靶点已被报道开发成 CAR-T 用于多种肿瘤治疗。作者进一步对 GEO 数据库收录的 6 种肿瘤、21 种不同药物耐药肿瘤细胞基因表达谱进行分析，发现每种耐药肿瘤细胞均存在表达显著上调的膜蛋白，并且每种耐药细胞至少存在 1 个成熟的 CAR-T 靶点。综合分析不同肿瘤细胞中可供 CAR-T 治疗的靶点发现，大部分靶点是比较成熟和常见的靶点，例如：MSLN、JAG1 等占据靶点总量的 50% 以上，而 JAG1、GPC3 等靶点在多种肿瘤细胞耐药后表达显著上调，提示靶向 JAG1 和 GPC3 等靶点的 CAR-T 细胞在多种肿瘤耐药治疗中具有应用前景。上述结果表明应用 CAR-T 解决肿瘤细胞耐药问题不仅具有可行性，还具有潜在的普适性。

该研究以拉帕替尼耐药细胞为研究模型，首次验证了应用 CAR-T 治疗耐药肿瘤细胞这一思路的可行性，突破了经典 「 进化陷阱 」 理论必须靶向肿瘤细胞生存必需基因的限制，为克服肿瘤细胞耐药提供了全新治疗方案，扩大了经典 「 进化陷阱 」 理论在肿瘤耐药方面的实际应用场景和范围，对于临床肿瘤耐药问题的解决具有参考价值。同时，该研究也拓展了 CAR-T 细胞疗法的应用场景，为 CAR-T 细胞的临床转化应用提供了全新方向。

江苏省肿瘤生物治疗研究所施明教授、郑骏年教授和刘丹副教授为本文共同通讯作者，研究所青年教师王旭和 2021 级硕士研究生王璞为本文的共同一作。江苏省肿瘤生物治疗研究所隶属于徐州医科大学细胞治疗药物产业学院。经过十余年建设，研究所已经逐步发展成为一家以免疫细胞治疗、溶瘤病毒治疗、靶向治疗为主攻方向，集技术研发、科技服务和临床治疗为一体的综合性创新机构。

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