CN110042126A - 一种包含超级增强型til细胞的免疫细胞药物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种将靶向B细胞的嵌合抗原受体(BCAR)和免疫检查点‑共刺激信号因子转换分子(Switch)联合跨膜表达在肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)或外周血游离肿瘤浸润T淋巴细胞(pTIL)上,制备“超级增强型TIL(SuperTIL)”细胞,以及制备包含SuperTIL的免疫细胞治疗药物。本发明所述药物可借助TIL本有的肿瘤特异识别性,实现SuperTIL对肿瘤的特异识别和杀伤,并借助SuperTIL的BCAR结构与体内B细胞的相互作用实现对SuperTIL在体内的大量扩增而增进对肿瘤的杀伤效果,以及借助SuperTIL的单种或多种Switch结构突破肿瘤微环境障碍,进一步增强SuperTIL对肿瘤的杀伤能力。本发明可成为一种免疫细胞药物应用于不区分癌种的抗肿瘤治疗中。
Description
技术领域
本发明属于生物医药技术领域,具体而言本发明提供一种免疫细胞治疗药物,这种细胞药物解决了免疫细胞对肿瘤的特异识别、超强扩增、克服肿瘤微环境而对肿瘤超强杀伤的诸多难题。
背景技术
T细胞是肿瘤免疫治疗的主力军,一直以来,T细胞免疫治疗面临三大难题:
难题1:如何让T细胞多靶点特异识别肿瘤?或者说如何筛选得到多靶点特异识别肿瘤的T细胞?肿瘤基因突变具有高度异质性,仅针对单一靶标的免疫治疗很容易因肿瘤靶标逃逸而失效,因此***需要让T细胞多靶标特异识别肿瘤。借助高通量测序分析的新抗原(neoantigen)疗法为解决这一难题带来曙光,但这种疗法需要经过基因测序、突变筛选、新抗原合成、制备负载新抗原的疫苗(neoVx)、新抗原反应性T细胞(neoT)的筛选扩增等诸多步骤,操作繁杂,周期很长,在实际临床应用中存在很大局限性。肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)天然具有多靶点特异识别肿瘤的特质,而且获取TIL无需新抗原疗法的繁杂过程,但TIL大多是处于耗竭状态的T细胞,很难扩增。这就涉及到下面的难题:
难题2:如何获得足够大量的能多靶点特异识别肿瘤的T细胞?或者说如何能将肿瘤识别性T细胞(无论是neoT还是TIL)大幅扩增到足够的数量?一般情况下,晚期肿瘤患者体内的天然存在的能特异识别肿瘤的、且可采集到的T细胞——无论是来自neoT或是TIL,其总数量与肿瘤细胞总量相比,都是很少的,有可能相差4个数量级(万倍)以上。另一方面,无论是neoT还是TIL,在体外都不可能无限扩增,因为反复刺激扩增容易使T细胞状态过早进入耗竭状态,从而严重影响其治疗效果,这一点对于TIL尤甚。因此无论是TIL或新抗原疗法,都面临肿瘤识别性T细胞数量局限问题,这对于这类肿瘤免疫疗法是非常严重的瓶颈问题和困扰。
难题3:如何让能特异识别肿瘤的T细胞克服肿瘤微环境障碍,发挥肿瘤杀伤功能?肿瘤微环境存在诸多抑制T细胞功能的机制,诸如PD1、TIM3、TGFβ等,即便解决了难题1和2,能得到多靶点特异识别肿瘤的T细胞,而且这类T细胞的数量也足够大,这些T细胞也仍会受到免疫抑制而难以发挥功能。将肿瘤识别性T细胞(neoT或TIL)与免疫检查点抑制剂联用,能在一定程度上解决这类T细胞的功能启动问题,但免疫检查点抑制剂对T细胞免疫抑制的解除是非特异的,有些T细胞是不识别肿瘤但有可能攻击正常细胞的,这种非特异解除抑制,会导致这类T细胞攻击正常细胞而产生自身免疫病的风险。另外,TIL和neoT是基于人工或天然TCR发挥功能,与CAR-T相比,缺少人工共刺激信号因子的作用,杀伤肿瘤的效力在理论上会较弱,故若要让TIL或neoT起到治疗高负荷肿瘤的作用,需要比CAR-T疗法大得多的细胞剂量。比如CD19 CAR-T仅需要约106/公斤体重数量级的CAR-T细胞,但TCR-T起到较好疗效的报道大多需要109/公斤体重的TCR-T细胞,而要制备这样大的细胞数量,成本和技术难度都很高,这又回到了难题2。
除了上述三大难题之外,还有两个棘手问题:
制备周期问题:如前所述,借助高通量测序分析的新抗原(neoantigen)疗法需要经过基因测序、突变筛选、新抗原合成、制备负载新抗原的疫苗(neoVx)、新抗原反应性T细胞(neoT)的筛选扩增等诸多步骤,操作繁杂,周期很长,在实际临床应用中存在很大局限性
制备成本问题:如前所述,制备109/公斤体重的TCR-T或neoT细胞,成本非常高昂。
总之,我们需要能同时解决T细胞多靶点特异识别肿瘤、克服肿瘤微环境障碍、大量扩增、快速制备、成本优化的诸多问题的一揽子解决方案。
发明内容
本发明通过将靶向B细胞表面蛋白的嵌合抗原受体(以下或简称“BCAR”)和免疫抑制-共刺激信号反向转换分子(以下或简称“Switch”)表达在肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)或外周血游离肿瘤浸润T淋巴细胞(pTIL)表面,制备“超级增强型TIL细胞(SuperTIL)”,一揽子解决了上述诸多问题。
难题1的解决:TIL天然具有多靶点特异识别肿瘤的特质。
难题2的解决:BCAR表达在TIL上的设计,使得TIL具有可同时特异识别B细胞和肿瘤细胞的双重识别属性,可称为双识别性T细胞。
这类T细胞之所以被称为双识别性,是因为这类T细胞既可通过识别肿瘤新抗原而启动对肿瘤的杀伤,又可以通过识别B细胞而启动对正常B细胞的杀伤。在杀伤B细胞的同时,这类肿瘤识别性T细胞即在体内大量扩增,从而得以更有效的杀伤肿瘤细胞。
大量来自对治B细胞血液肿瘤的CD19 CAR-T的临床研究数据表明,靶向CD19、CD20、CD22等B细胞普遍表达的抗原的CAR-T细胞,可以在体内大量扩增。由此可见,借助患者体内广泛的海量的B细胞的类似疫苗的环境,带有BCAR的TIL细胞的可在体内大量扩增。上述CAR-T的临床研究的目的是为治疗B细胞血液肿瘤,本发明的实质是将B细胞对CAR-T的大幅扩增的效应,作为SuperTIL的辅助扩增体系,应用于实体瘤的治疗中。
在这里应用BCAR的风险是有可能会让这类双识别性TIL杀伤正常B细胞,导致患者体液免疫功能缺陷,但这一风险是有限的:首先当体内不再需要双识别性TIL的时候,可以通过利用CAR结构中的表达调控或***开关元件的设计,清除双识别性TIL,从而终止其对B细胞的杀伤;另一方面患者可以通过外源性补充免疫球蛋白而弥补这一缺陷,而且大多患者可在2~12个月内恢复B细胞的再生;再者,与威胁生命的肿瘤疾病相比,两害相权取其轻,B细胞被清除的风险可以被暂时忽略,正如CAR-T技术在B细胞血液肿瘤治疗中被广泛应用的情形。
难题3的解决:本发明通过将免疫抑制-共刺激信号反向转换分子(以下或简称“Switch”)表达在TIL或pTIL细胞,解决了肿瘤微环境抑制问题。
首先Switch的免疫抑制蛋白(包括免疫检查点蛋白如PD1)在T细胞外表达,但其信号被复合物的共刺激信号阻断的设计,不仅可以解除肿瘤微环境原本对T细胞的抑制,同时Switch的共刺激信号因子还可以反过来进一步增强T细胞免疫功能。因此加了转换分子的T细胞,其免疫功能的提升,理论上比不加转换分子的T细胞联用免疫检查点药物所带来的提升还要强。
第二,本发明策略中,仅将Switch表达于能特异识别肿瘤的T细胞——TIL或pTIL细胞,对于不识别肿瘤的T细胞,不加Switch,这样就保证了对T细胞的免疫功能的解除抑制甚至增强是特异选择性的,不识别肿瘤的T细胞不会因为被解除免疫抑制而杀伤正常细胞,故本发明策略与PD1/PDL1单抗药物相比,可以显著降低自身免疫病风险。
第三,由于Switch有解除免疫抑制并强效增强T细胞免疫功能的作用,故在杀伤肿瘤细胞的同时,会有更强的增殖能力,这样可以进一步解决难题2,即细胞制备的数量瓶颈的问题。
制备周期问题的解决:本发明只需对TIL或pTIL做一次基因改造,将BCAR和Switch同时转进TIL或pTIL,成为SuperTIL,之后可做短期扩增,或无需扩增,直接给病人回输,让SuperTIL在体内借助BCAR和B细胞的相互作用以及Switch和肿瘤微环境相关配体的相互作用而大幅扩增。整个过程无需新抗原疗法的基因测序、新抗原筛选、合成、neoVx制备、neoT筛选及扩增等繁琐过程,故周期可以大大缩短,甚至短于一般的CAR-T制备周期。
制备成本问题的解决:本方法只需将SuperTIL(经过本发明所述的基因改造后的TIL或pTIL)做短期扩增或无需扩增,直接给病人回输,让SuperTIL在体内借助本发明结构在体内大量扩增即可,故应用本发明与需制备109/公斤体重的巨大数量的TIL细胞的疗法相比,可大幅降低制备成本。
附图表说明:
图1.PD1sw-BCAR、TIM3sw-BCAR及TGFBR2sw-BCAR在TIL中的表达。
图2.PD1sw-BCAR、TIM3sw-BCAR及TGFBR2sw-BCAR在pTIL中的表达
图3.无B细胞条件下,不同的TIL细胞IFN-γ和IL-2的分泌情况。
图4.不同的TIL细胞对肿瘤杀伤能力与体外扩增情况。
图5.无B细胞条件下,不同的TIL细胞IFN-γ和IL-2的分泌情况。
图6.不同的TIL细胞对肿瘤杀伤能力与体外扩增情况。
图7.不同TIL细胞在动物实验中的肿瘤负荷变化。
图8:无B细胞条件下,不同TIL细胞在动物实验中的肿瘤负荷变化。
图9:有B细胞条件下,不同TIL细胞在动物实验中的肿瘤负荷变化。
图10:肿瘤负荷保持自然生长的TIL细胞组别。
图11:肿瘤负荷延缓生长的TIL细胞组别。
图12:肿瘤负荷明显发生缩小的TIL细胞组别。
图13:不同TIL细胞在小鼠体内的扩增情况。
图14.不同pTIL细胞在动物实验中的肿瘤负荷变化。
图15:无B细胞条件下,不同pTIL细胞在动物实验中的肿瘤负荷变化。
图16:有B细胞条件下,不同pTIL细胞在动物实验中的肿瘤负荷变化。
图17:肿瘤负荷保持自然生长的pTIL细胞组别
图18:肿瘤负荷延缓生长的pTIL细胞组别
图19:肿瘤负荷明显发生缩小的pTIL细胞组别
图20:不同pTIL细胞在小鼠体内的扩增情况。
具体实施方式
为了更全面地理解和应用本发明,下文将参考实施例和附图详细描述本发明,所述实施例仅是意图举例说明本发明,而不是意图限制本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求具体限定。
实施例一、肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)的制备
取患者肿瘤组织10克或以上,用酶消化法分离出肿瘤组织的细胞,并用CD3磁珠分离纯化出CD3阳性的T细胞即为TIL,其余细胞贴壁培养获得患者自体的肿瘤细胞。
实施例二、外周血游离肿瘤浸润T淋巴细胞(pTIL)的制备
单采患者外周血的白细胞,采用流式分选仪,分选出CD3+/PD1+的T细胞,即为pTIL。
实施例三、三种Switch的慢病毒载体的制备
分别选取PD1/CD28、TIM3/CD28、TGFBR2/CD28三种反向转换分子(以下或分别简称为PD1sw、TIM3sw、TGFBR2sw),作为三种代表性的Switch分别予以构建融合蛋白,其中PD1、TIM3、TGFBR2胞外段分别作为各自Switch的免疫抑制蛋白,CD28作为Switch结构中的共刺激信号因子蛋白。
以PD1/CD28转换分子(PD1sw)为例说明。PD1sw慢病毒载体,采用更安全的***慢病毒载体***。将主载体PD1/CD28,及包装载体pMDL-gag,Rev,包膜载体pMD2.G,采用磷酸钙或是脂质体PEI共转染293T细胞,48小时收集上清,并进行超速离心浓缩慢病毒。
PD1sw慢病毒载体的滴度检测,采用3倍倍比稀释,取50ul感染293T细胞,感染48小时至72小时,收集293T细胞进行PD1染色,流式分析PD1+细胞的比例,并按照公式进行滴度计算:
滴度(TU/ml)=起始293T细胞数×PD1+细胞百分比×稀释倍数×20(取第一个PD1+细胞百分比<20%进行计算)
计算PD1sw的慢病毒滴度,滴度>3×107可进行下一步使用。
其他TIM3sw、TGFBR2sw也用类似方法制备慢病毒载体。
实施例四、装载BCAR的慢病毒载体的制备
选取CD19作为BCAR的靶标,构建CD19 CAR,作为一种代表性的BCAR。
构建方法如实施例四。
实施例五、同时装载Switch+BCAR的联合慢病毒载体的制备
分别构建同时装载PD1sw-2A-CD19 CAR(以下或简称PD1sw-BCAR)、TIM3sw-2A-CD19 CAR(以下或简称TIM3sw-BCAR)、TGFBR2sw-2A-CD19 CAR(以下或简称TGFBR2sw-BCAR)的三种慢病毒载体。
构建方法如实施例四。
实施例六、前述Switch及BCAR各自及联合慢病毒载体在前述TIL和pTIL细胞的转
染
将前述Switch及BCAR各自及联合慢病毒载体转染进入前述TIL和pTIL细胞,分别构建以下几组细胞:
(一)转染至TIL的几组细胞:
1.PD1sw-TIL(将PD1sw慢病毒转染至TIL);
2.TIM3sw-TIL(将TIM3sw慢病毒转染至TIL);
3.TGFBR2sw-TIL(将TGFBR2sw慢病毒转染至TIL);
4.BCAR-TIL(将CD19 CAR慢病毒转染至TIL);
5.PD1sw-BCAR-TIL(将同时装载PD1sw-CD19 CAR的联合慢病毒转染至TIL而成SuperTIL,以下或简称“PD1-STIL”);
6.TIM3sw-BCAR-TIL(将同时装载TIM3sw-CD19 CAR的联合慢病毒转染至TIL而成SuperTIL,以下或简称“TIM3-STIL”);
7.TGFBR2sw-BCAR-TIL(将同时装载TGFBR2sw-CD19 CAR的联合慢病毒转染至TIL而成SuperTIL,以下或简称“TGFBR2-STIL”);
8.将PD1-STIL、TIM3-STIL、TGFBR2-STIL三种SuperTIL混合,简称“XSTIL”;
(二)转染至pTIL的几组细胞:
1.PD1sw-pTIL(将PD1sw慢病毒转染至pTIL);
2.TIM3sw-pTIL(将TIM3sw慢病毒转染至pTIL);
3.TGFBR2sw-pTIL(将TGFBR2sw慢病毒转染至pTIL);
4.BCAR-pTIL(将CD19 CAR慢病毒转染至pTIL);
5.PD1sw-BCAR-pTIL(将同时装载PD1sw-CD19 CAR的联合慢病毒转染至TIL而成Super-pTIL,以下或简称“PD1-SpTIL”);
6.TIM3sw-BCAR-pTIL(将同时装载TIM3sw-CD19 CAR的联合慢病毒转染至TIL而成Super-pTIL,以下或简称“TIM3-SpTIL”);
7.TGFBR2sw-BCAR-pTIL(将同时装载TGFBR2sw-CD19 CAR的联合慢病毒转染至TIL而成Super-pTIL,以下或简称“TGFBR2-SpTIL”);
8.将PD1-SpTIL、TIM3-SpTIL、TGFBR2-SpTIL三种Super-pTIL混合,简称“XSpTIL”;
注:本说明中Super-pTIL也属于SuperTIL,仅为区分肿瘤组织和外周血的不同细胞来源考虑,对外周血来源的细胞所制备的SuperTIL给予“Super-pTIL”的特别命名。
(1)制备PD1sw-TIL/pTIL为例说明:
根据制备的PD1sw慢病毒滴度,按照MOI=5,将慢病毒加入TIL/pTIL细胞中,流式检测显示,约有60%的TIL/pTIL表达PD1,流式分选PD1+的细胞,获得PD1sw-TIL/pTIL。
TIM3sw-TIL/pTIL,TGFBR2sw-TIL/pTIL,BCAR-TIL/pTIL制备过程与PD1sw-TIL/pTIL相似。
(2)制备PD1-STIL/SpTIL为例说明:
根据制备的PD1sw-CD19 CAR慢病毒滴度,按照MOI=5,将慢病毒加入TIL/pTIL细胞中,流式检测显示,大约有30%的TIL/pTIL(图1和2)同时表达PD1和CD19 CAR,流式分选PD1+的细胞,获得PD1-STIL/SpTIL。
TIM3-STIL/SpTIL,TGFBR-STIL/SpTIL制备过程与PD1-STIL/SpTIL相似。
(3)制备XSTIL/XSpTIL
PD1-STIL/SpTIL,TIM3-STIL/SpTIL,TGFBR-STIL/SpTIL按照一定的比例进行混合,三者所占细胞的总比例,可以分别为0~100%,在本发明中,我们采用1∶1∶1混合进行说明。
实施例七、SuperTIL的体外功能试验
一、为了在体外验证SuperTIL的功能,分别按没有B细胞环境,和加入B细胞环境,来观察SuperTIL的体外功能。在没有B细胞的环境下,对肿瘤细胞杀伤功能的比较。
将从患者新鲜肿瘤组织分离肿瘤细胞和TIL后,将肿瘤细胞转入荧光素酶标记,进而接种到24孔板,过夜贴壁后,同时分10组分别加入不同的对照或T细胞进行共培养,具体分组是:对照组不加T细胞-CK(A1组),普通TIL(A2组),BCAR-TIL(A3组),PD1sw-TIL(A4组),TIM3sw-TIL(A5组),TGFBR2sw-TIL(A6组),PD1-STIL(A7组),TIM3-STIL(A8组),TGF BR2-STIL(A9组),XSTIL(A10组)。并对各组进行检测:
1、T细胞细胞因子分泌情况。与肿瘤细胞共培养24h,ELISA检测各组IFN-γ和IL-2分泌的情况。如图3a和3b所示,对照组A1基本没有IFN-γ和IL-2的分泌,其他组TIL组都有杀伤(A2-10组),其中加入Switch的各组(A4~10组)显著强于没有加入Switch的各组(A2和3组)。
2、肿瘤细胞的生长情况。共培养48h后,去掉上清液,PBS漂洗3次,裂解贴壁的肿瘤细胞,采用试剂盒测定荧光素酶的活性来指示肿瘤细胞的存活率。图4a的所示,与对照组(A1)相比,其他各组肿瘤细胞数量都有所减少,而加入Switch的各组(A4~10组)比没有加入Switch的各组(A2、3组)的肿瘤细胞数量减少得更为显著。
3、T细胞数量扩增情况对比。与肿瘤细胞共培养48h,如图4b所示,没有加入Switch的各组(A2、3组)出现小幅扩增,而加入Switch的各组(A4~10组)出现明显扩增。
二、在加入B细胞的环境下,对肿瘤细胞杀伤功能的比较。
将从患者新鲜肿瘤组织分离肿瘤细胞和TIL后,将肿瘤细胞转入荧光素酶标记,进而接种到24孔板,过夜贴壁后,所有的分孔中都加入相同数量的B细胞,同时分10组分别加入不同的对照或T细胞进行共培养,具体分组是:对照组不加T细胞-CK(B1组),普通TIL(B2组),BCAR-TIL(B3组),PD1sw-TIL(B4组),TIM3sw-TIL(B5组),TGFBR2sw-TIL(B6组),PD1-STIL(B7组),TIM3-STIL(B8组),TGFBR2-STIL(B9组),XSTIL(B10组)。并对各组进行检测:
1、肿瘤细胞的生长情况。共培养48h后,去掉上清液,PBS漂洗3次,裂解贴壁的肿瘤细胞,采用试剂盒测定荧光素酶的活性来指示肿瘤细胞的存活率。图4a的所示,与对照组(B1组)相比,其他各组肿瘤细胞数量都有所减少(B2-10组),但普通TIL组(B2组)肿瘤细胞减少的最少,其他各组(B2~10组)均出现显著减少。
2、T细胞数量扩增情况对比。与肿瘤细胞共培养48h,如图4b所示,普通TIL组(B2组)出现小幅扩增,而加入Switch的各组(B4~10组)出现明显扩增,而加入BCAR的各组(B3、B7~10组)出现更为明显的扩增。
体外实验的结果表明TIL在转染Switch后,杀伤肿瘤的能力明显提高,同时转染Switch和BCAR后的SuperTIL,在B细胞环境下,可获得更强的扩增和杀伤能力。
实施例八、Super-pTIL的体外功能试验
为了在体外验证Super-pTIL的体外功能,设计与SuperTIL相同的实验进行检测
一、在没有B细胞的环境下,对肿瘤细胞杀伤功能的比较。
具体分组是:对照组不加T细胞-CK(A1组),普通pTIL(A2组),BCAR-pTIL(A3组),PD1sw-pTIL(A4组),TIM3sw-pTIL(A5组),TGFBR2sw-pTIL(A6组),PD1-SpTIL(A7组),TIM3-SpTIL(A8组),TGF BR2-SpTIL(A9组),XSpTIL(A10组)。并对各组进行检测:
1、T细胞细胞因子分泌情况。如图5a和5b所示,对照组A1基本没有IFN-γ和IL-2的分泌,其他组pTIL组都有杀伤(A2-10组),而且Switch的各组(A4~10组)显著强于没有加入Switch的各组(A2和A3组)。
2、肿瘤细胞的生长情况。图6a的所示,与对照组(A1组)相比,其他各组肿瘤细胞数量都有所减少(A2~10组),其中Switch的各组(A4~10组)的肿瘤细胞减少更为显著。
3、T细胞数量扩增情况。与肿瘤细胞共培养48h,如图6b所示,没有加入Switch的各组(A2、3组)出现小幅扩增,而加入Switch的各组(A4~10组)出现明显的扩增。
二、在加入B细胞的环境下,对肿瘤细胞杀伤功能的比较。
具体分组是:对照组不加T细胞-CK(B1组),普通pTIL(B2组),BCAR-pTIL(B3组),PD1sw-pTIL(B4组),TIM3sw-pTIL(B5组),TGFBR2sw-pTIL(B6组),PD1-SpTIL(B7组),TIM3-SpTIL(B8组),TGFBR2-SpTIL(B9组),XSpTIL(B10组),所有的分孔中都加入相同数量的B细胞,并对各组进行检测:
1、肿瘤细胞的生长情况。如图6a的所示,与对照组(B1组)相比,其他各组肿瘤细胞数量都有所减少(B2-10组),但普通pTIL组(B2组)肿瘤细胞减少的最少,其他各组(B2~10组)均出现显著减少。
2、T细胞数量扩增情况。如图6b所示,普通TIL组(B2组)出现小幅扩增,而加入Switch的各组(B4~10组)出现明显扩增,而加入BCAR的各组(B3、B7~10组)扩增更为明显。
体外实验的结果表明pTIL在转染Switch后,杀伤肿瘤的能力明显提高,同时转染Switch和BCAR后的Super-pTIL,在B细胞环境下,可获得更强的扩增和杀伤能力。
实施例九、SuperTIL的动物实验
动物模型构建:将分离自新鲜肿瘤组织的1×106数量的肿瘤细胞皮下接种到NSG小鼠体内,空白对照组皮下注射PBS(A0),注射肿瘤细胞的小鼠,大约两周后开始成瘤,第25天测量肿瘤大小,并选取132只老鼠入组。
共分为无B细胞(A大组)和给B细胞(B大组)两大组,22小组。
A大组:空白对照组(A0)尾静脉注射PBS,接种肿瘤细胞的小鼠分成10组,分别为:不给药-PBS组(A1);普通TIL(A2组),BCAR-TIL(A3组),PD1sw-TIL(A4组),TIM3sw-TIL(A5组),TGFBR2sw-TIL(A6组),PD1-STIL(A7组),TIM3-STIL(A8组),TGFBR2-STIL(A9组),XSTIL(A10组)。给药方式:A2~10组均为1×104个T细胞尾静脉输注,
B大组:空白对照组(B0)尾静脉注射PBS,接种肿瘤细胞的小鼠分成10组,分别为:不给药-PBS组(B1);普通TIL(B2组),BCAR-TIL(B3组),PD1sw-TIL(B4组),TIM3sw-TIL(B5组),TGFBR2sw-TIL(B6组),PD1-STIL(B7组),TIM3-STIL(B8组),TGFBR2-STIL(B9组),XSTIL(B10组)。给药方式:B2~10组均为1×104个T细胞尾静脉输注,B大组所有小组均输注1×107个B细胞。
给药后,每2-3天进行肿瘤大小的测量及小鼠状态观察,肿瘤体积=1/2×长径×短径×短径,持续观察28天。
一、肿瘤负荷变化:
观察20组肿瘤负荷变化趋势,如图7,8和9。总体可以分为以下几类:
1.肿瘤保持自然生长:A1~3,B1~2;
如图10所示,说明在TIL数量不足的情况下,普通TIL对肿瘤没有明显抑制作用。
2.肿瘤延缓生长:A4~10,B3~6;
如图11所示,肿瘤的生长趋势减缓,加入Switch的TIL(A4~10,B4~6),在起始输注数量不足的情况下,仍能起到延缓肿瘤生长的作用,但其作用可能会因TIL数量而受限;在没有B细胞环境下,STIL(A7~10组)并不能比Switch-TIL(A4~6组)有优势。在B细胞环境下,加入BCAR的TIL(B3组),但由于B细胞的刺激得以大量扩增,所以其延缓肿瘤生长的作用也最为明显,但其作用可能会因肿瘤微环境而受限,所以只能延缓肿瘤生长。
3.肿瘤先明显缩小而后反弹:B7~9;
如图12所示,说明在B细胞环境下,SuperTIL(B7~9组)比没有BCAR的Switch-TIL(B4~6组)和没有Switch的BCAR-TIL(B3组)更有优势。
4.肿瘤完全消失:B10;
说明三种Switch的SuperTIL联用,可有效应对单个肿瘤微环境标记物逃逸的问题,从而起到最佳的肿瘤抑制效果(图12所示B10组)。
二、输注的T细胞在体内的总量变化:
实验第29天,眼眶取血,流式分析检测hCD3+的TIL的数量;同时处死小鼠,剥离小鼠的肿瘤组织,并分析肿瘤组织中的hCD3+的TIL的数量,计算两部分TIL细胞的数量之和。
结果显示(图13),在没有B细胞的A大组,加入Switch的各组(A4~10),TIL细胞数量明显多于未加入Switch的各组(A2~3),说明加入Switch可以显著增强TIL的复制能力。
在有B细胞环境的B大组,没有加入BCAR的各小组(B2,B4~6),与其对应的A组的各小组数量差不多(如A2与B2,A4与B4,A5与B5,A6与B6),加入Switch的各组(B4~6),TIL总量明显多于未加入Switch的各组(B2),该现象与A大组类似。说明区别源自Switch,而非B细胞环境。
对于加入了BCAR的各小组(B3,B7~10),TIL细胞总量显著高于没有加入BCAR的各小组(B2,B4~6)。说明在B细胞环境下,BCAR可以更显著促进TIL的扩增。同时,B大组的TIL细胞数量显著高于A大组中的也加入BCAR的对应各小组(如B3与A3,B7与A7,B8与A8,B9与A9,B10与A10),说明在B细胞环境下,BCAR可以显著促进TIL的扩增。其中四种SuperTIL组(B7~10),尤其以三种SuperTIL混合组XSTIL(B10)中TIL细胞数量最高,一方面体现了在B细胞环境下SuperTIL的超强扩增能力,另一方面体现了将不同克服肿瘤微环境策略组合,会取得更好的效果。
三、肿瘤细胞的PD1,TIM3,TFGBR2的表达情况
分别取出B7~9三组的反弹前后的肿瘤组织进行检测,发现:PD1-STIL(B7组)的反弹后的肿瘤已不表达PD1,但表达TIM3和TGFBR2;TIM3-STIL(B8组)的肿瘤已不表达TIM3,但表达PD1和TGFBR2;TGFBR2-STIL(B8组)的肿瘤已不表达TGFBR2,但表达PD1和TIM3。说明肿瘤微环境MAKER逃逸,导致相对应的Switch无法发挥功能。
实施例十、Super-pTIL的动物实验
为了验证Super-pTIL的体内功能,设计与SuperTIL相同的动物实验进行检测,同样分为无B细胞(A大组)和给B细胞(B大组)两大组,22小组。
A大组:空白对照组(A0)尾静脉注射PBS,接种肿瘤细胞的小鼠分成10组,分别为:不给药-PBS组(A1);普通pTIL(A2组),BCAR-pTIL(A3组),PD1sw-pTIL(A4组),TIM3sw-pTIL(A5组),TGFBR2sw-pTIL(A6组),PD1-SpTIL(A7组),TIM3-SpTIL(A8组),TGFBR2-SpTIL(A9组),XSpTIL(A10组)。给药方式:A2~10组均为1×104个T细胞尾静脉输注,
B大组:空白对照组(B0)尾静脉注射PBS,接种肿瘤细胞的小鼠分成10组,分别为:不给药-PBS组(B1);普通pTIL(B2组),BCAR-pTIL(B3组),PD1sw-pTIL(B4组),TIM3sw-pTIL(B5组),TGFBR2sw-pTIL(B6组),PD1-SpTIL(B7组),TIM3-SpTIL(B8组),TGFBR2-SpTIL(B9组),XSpTIL(B10组)。给药方式:B2~10组均为1×104个T细胞尾静脉输注,B大组所有小组均输注1×107个B细胞。
给药后,每2-3天进行肿瘤大小的测量及小鼠状态观察,肿瘤体积=1/2×长径×短径×短径,持续观察28天。
一、肿瘤负荷变化:
观察20组肿瘤负荷变化趋势,如图14,15和16。总体可以分为以下几类:
5.肿瘤保持自然生长:A1~3,B1~2;
如图17所示,说明在pTIL数量不足的情况下,普通pTIL对肿瘤没有明显抑制作用。
6.肿瘤延缓生长:A4~10,B3~6;
如图18所示,肿瘤的生长趋势减缓,加入Switch的pTIL(A4~10,B4~6),在起始输注数量较少的情况下,仍能起到延缓肿瘤生长的作用,但其作用可能会因pTIL数量而受限;在没有B细胞环境下,SpTIL(A7~10组)与Switch-pTIL(A4~6组)作用相当。在B细胞条件下,BCAR-pTIL(B3组)由于能识别B细胞而大量扩增,所以其延缓肿瘤生长的作用也最为明显,但其作用可能会因肿瘤微环境而受到限制。
7.肿瘤先明显缩小而后反弹:B7~9;
如图19所示,说明在B细胞条件下,Super-pTIL(B7~9组)比没有BCAR的Switch-pTIL(B4~6组)和没有Switch的BCAR-pTIL(B3组)更有优势。
8.肿瘤完全消失:B10;
说明三种Switch的Super-pTIL联用,可有效应对单个肿瘤微环境标记物逃逸的问题,从而起到最佳的肿瘤抑制效果(图19所示B10组)。
二、输注的T细胞在体内的总量变化:
实验第29天,眼眶取血,流式分析检测hCD3+的pTIL的数量;同时处死小鼠,剥离小鼠的肿瘤组织,并分析肿瘤组织中的hCD3+的pTIL的数量,计算两部分pTIL细胞的数量之和。
结果显示(图20),在没有B细胞的A大组,加入Switch的A4~10组,pTIL细胞数量明显多于未加入Switch的各组(A2~3),说明加入Switch可以显著增强pTIL的复制能力。
在有B细胞环境的B大组,没有加入BCAR的各小组(B2,B4~6),与其对应的A组的各小组数量差不多(如A2与B2,A4与B4,A5与B5,A6与B6),加入Switch的各组(B4~6),pTIL总量明显多于未加入Switch的各组(B2),该现象与A大组类似,说明区别源自Switch,而非B细胞环境。
对于加入了BCAR的各小组(B3,B7~10),pTIL细胞总量显著高于没有加入BCAR的各小组(B2,B4~6)。说明在B细胞环境下,BCAR可以更显著促进pTIL的扩增。同时,B大组的pTIL细胞数量显著高于A大组中的也加入BCAR的对应各小组(如B3与A3,B7与A7,B8与A8,B9与A9,B10与A10),说明在B细胞环境下,BCAR可以显著促进pTIL的扩增。其中四种Super-pTIL组(B7~10),尤其以三种Super-pTIL混合组XSTIL(B10)中TIL细胞数量最高,一方面体现了在B细胞环境下Super-pTIL的超强扩增能力,另一方面体现了将不同克服肿瘤微环境策略组合,会取得更好的效果。
三、肿瘤细胞的PD1,TIM3,TFGBR2的表达情况
分别取出B7~9三组的反弹前后的肿瘤组织进行检测,发现:PD1-SpTIL(B7组)的反弹后的肿瘤已不表达PD1,但表达TIM3和TGFBR2;TIM3-SpTIL(B8组)的肿瘤已不表达TIM3,但表达PD1和TGFBR2;TGFBR2-SpTIL(B8组)的肿瘤已不表达TGFBR2,但表达PD1和TIM3。说明肿瘤微环境MAKER逃逸,导致相对应的Switch无法发挥功能。
上述体外实验和动物实验的实施例表明:
1.SuperTIL/pTIL细胞借助TIL的天然的肿瘤靶向性,拥有对肿瘤的多靶点特异识别和杀伤特性。
2.SuperTIL/pTIL细胞可以借助其BCAR结构和B细胞刺激在体内大幅扩增。
3.SuperTIL/pTIL细胞可以借助其Swtich结构突破肿瘤微环境抑制而得到远超天然TIL的肿瘤杀伤能力。
4.带有多种不同Swtich结构的SuperTIL/pTIL会比带有单一Swtich结构的SuperTIL/pTIL更为有效。
综上述,本发明所述SuperTIL/pTIL细胞同时拥有来源于TIL或pTIL的对肿瘤的多靶点特异识别和杀伤特性、来源于单种或多种Swtich结构的突破肿瘤微环境抑制的增强杀伤能力、来源于BCAR结构的自我扩增能力,可成为一种行之有效的肿瘤细胞治疗药物,应用这种药物***,可同时解决肿瘤免疫细胞治疗的诸多难题。
Claims (5)
1.一种免疫细胞制备方法,制备“超级增强型TIL细胞(SuperTIL)”,其特征在于:
1)所述SuperTIL是将一种或多种靶向B细胞表面蛋白的嵌合抗原受体(以下或简称“BCAR”)和一种或多种免疫抑制-共刺激信号反向转换分子(以下或简称“Switch”)表达在肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)或外周血游离肿瘤浸润T淋巴细胞(pTIL)表面制备而得;
2)所述BCAR具有以下特征:
A.所述B细胞表面蛋白包括CD19、CD20、CD22以及其他任何B细胞广泛表达的膜蛋白:
B.所述BCAR结构包括CD3ζ和靶向上述B细胞表面蛋白的抗体的可变区;
C.所述BCAR结构可以包括CD28、41BB在内的共刺激因子以及其他基因或蛋白修饰,也可以不包括这些共刺激因子以及其他基因或蛋白修饰;
D.所述BCAR结构可以包括或不包括TET-ON或其他任何一种CAR或CAR-T细胞表达调控以及令CAR-T细胞***或凋亡的开关的元件;
E.所述B-CAR结构包含或不包含靶向CD19的抗体可变区,其序列如序列表SEQ ID NO:1所显示
3)所述肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)是由以下方法获得的包含单种或多种TCR序列的克隆的T细胞混合物:从肿瘤组织中分离肿瘤浸润T淋巴细胞(TIL)而得,或进行或不进行对TIL的进一步扩增、改造或以包括但不限于PD1、CD137、TIM3等任意一种或几种分子为标志物的筛选;
4)所述外周血游离肿瘤浸润T淋巴细胞(pTIL)是由由以下方法获得的包含单种或多种TCR序列的克隆的T细胞混合物:对外周血中的T细胞进行PD1、CD137、TIM3等一种或几种标志物进行筛选而得,或进行或不进行对其进一步扩增或改造;
5)所述免疫抑制-共刺激信号反向转换分子(Switch)包含以下ABCDEFG任意一种或多种特征:
A.所述Switch是由任意一种免疫抑制蛋白与任意一种共刺激信号蛋白二者形成的蛋白复合物或融合蛋白,所述免疫抑制蛋白表达在胞外或跨膜区,所述蛋白复合物或融合蛋白跨膜表达
B.所述免疫抑制蛋白是包括PD1、CTLA4,BTLA,TIM3,TIGIT,TGFβ受体以及其他任意具有免疫抑制功能或与免疫抑制信号通路相关的蛋白中的任意一种蛋白,或用任意一种具有免疫抑制功能或与免疫抑制信号通路相关的蛋白的配体的单克隆抗体如PDL1单抗;
C.所述共刺激信号蛋白是包括CD28、41BB以及其他任意具有T细胞共刺激信号功能的蛋白中的任意一种蛋白;
D.所述免疫检查点-共刺激因子转换分子包含一种PD1-CD28转换分子,其序列如序列表SEQ ID NO:2所显示;
E.所述免疫检查点-共刺激因子转换分子包含一种TIM3-CD28转换分子,其序列如序列表SEQ ID NO:3所显示;
F.所述免疫检查点-共刺激因子转换分子包含一种TGFBR2-CD28转换分子,其序列如序列表SEQ ID NO:4所显示;
G.所述Switch的结构,可以包含或不包含免疫抑制蛋白与共刺激信号蛋白之外的其他蛋白或元件,包括但不限于***开关等起表达调控作用的蛋白或元件。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述BCAR或Switch在所述TIL或pTIL的表达,可以由以下任一方法实现:
1)运用慢病毒或腺病毒或腺相关病毒等任意一种可将所述BCAR或Switch转染在所述TIL或pTIL细胞基因组并稳定表达的转染载体或媒介及方法或***而实现;
2)将所述BCAR或Switch的mRNA序列电击转染进入所述TIL或pTIL细胞内而实现。
3)多种不同靶标或形式的BCAR可以被装在同一载体上,同时转入TIL或pTIL细胞,也可以分别装载在各自不同的载体上,将多种载体混合而同时转入TIL或pTIL细胞,或不混合,各自分别分批转入TIL或pTIL细胞而最终将各批TIL或pTIL细胞混合或序贯使用;
4)多种不同形式的Switch可以被装在同一载体上,将多种载体混合而同时转入TIL或pTIL细胞,或不混合,各自分别分批转入TIL或pTIL细胞而最终将各批TIL或pTIL细胞混合或序贯使用;
5)一种或多种BCAR与一种或多种Switch可以被装在同一载体上,将多种载体混合而同时转入TIL或pTIL细胞。
3.一种免疫细胞治疗药物或药物组合,其特征在于,在所述药物或药物组合研发、生产、制备、应用的任意一个过程中使用了权利要求1或2中所述的免疫细胞制备方法,或对使用权利要求1或2中所述方法制备出的细胞进行扩增或进行其他实验方法的加工处理,及其在治疗药物、治疗方法的任意一种衍生应用。
4.如权利要求3所述的免疫细胞治疗药物或药物组合,其特征在于,所述药物或药物组合在任意癌种或病种、任意肿瘤分期的抗肿瘤治疗中的应用。
5.如权利要求3所述的细胞治疗药物或药物组合,其特征在于,其应用于肿瘤治疗的效果部分或全部来源于如下机制:
1)借助所述细胞药物或药物组合中的SuperTIL细胞对肿瘤的特异识别而杀伤肿瘤细胞;
2)借助所述细胞药物或药物组合中的SuperTIL细胞的BCAR结构对B细胞的识别,使得SuperTIL细胞受到B细胞的刺激而扩增,从而增强对肿瘤的杀伤功能;
3)借助所述细胞药物或药物组合中的SuperTIL细胞的单种或多种Switch克服肿瘤微环境抑制,将肿瘤微环境中原本对T细胞的免疫抑制信号,转为对T细胞的共刺激信号,从而解除对T细胞的抑制并反过来增强对肿瘤的杀伤功能。
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WO2021142835A1 (zh) * | 2020-01-19 | 2021-07-22 | 北京卡替医疗技术有限公司 | 一种提升免疫细胞功能的增强受体 |
CN113214396A (zh) * | 2020-07-31 | 2021-08-06 | 北京市神经外科研究所 | 抗tim3的单链抗体及其在制备***的药物中的用途 |
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CN113214396A (zh) * | 2020-07-31 | 2021-08-06 | 北京市神经外科研究所 | 抗tim3的单链抗体及其在制备***的药物中的用途 |
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