키메라 항원 수용체는 세포 면역을 위한 항원 거대분자의 레퍼토리를 확장합니다
Jun 20, 2023
추상적인:
T 세포 요법은 지난 10년 동안 암 치료에서 상당한 개선을 이루었습니다. T 세포를 이용하는 한 가지 세포 요법은 일반적으로 키메라 항원 수용체(CAR)라고 하는 키메라 MHC 독립적 항원 인식 수용체의 사용을 포함합니다. CAR 분자는 대부분 종양 세포 표면의 항원 인식으로 제한되지만 CAR 설계에 통합되는 항체가 표적으로 삼을 수 있는 다양한 거대 분자 레퍼토리를 활용하는 데에도 활용될 수 있습니다. 이러한 표적 거대분자의 확장에 기대어 T 세포가 표적으로 삼을 수 있는 항원의 다양성을 강화하고 CAR T 세포 요법의 종양 특이성을 개선할 수 있습니다. 이 검토에서는 내인성 및 합성 항원 특이적 수용체를 통해 T 세포가 표적으로 삼을 수 있는 거대분자의 유형을 탐구합니다.
CART 세포 요법은 암 치료 방법입니다. 원리는 환자의 T세포를 추출해 유전자 조작을 거쳐 CAR-T세포로 형질전환한 뒤 다시 환자 몸에 주입해 암세포를 공격하는 것이다. CAR-T 세포는 특이성이 높고 세포독성이 강해 암세포를 인식해 공격할 수 있지만 치료 효과는 면역에 영향을 받는다.
CART 세포 치료에서 T 세포는 암세포를 공격하는 세포이기 때문에 면역이 치료 효과에 중요한 영향을 미칩니다. 면역성은 환자의 CAR-T 세포 합성 능력, CAR-T 세포의 생존 시간 및 표적 암세포를 공격하는 능력에 영향을 미칠 수 있으므로 CART 세포 요법의 효능에 직접적인 영향을 미칩니다. 환자의 면역력이 매우 낮으면 CAR-T 세포의 효과가 약해지고 심지어 CAR-T 세포가 암세포에 대한 독성을 잃게 될 수도 있습니다.
따라서 CART 세포 치료 과정에서 환자의 면역 상태에 주의를 기울이고 치료 효과를 높이기 위해 환자의 면역력을 높여 CAR-T 세포의 공격 능력과 생존 시간을 개선하는 것이 필요하다. 동시에 치료 중 발생할 수 있는 면역반응 및 이상반응에 주의를 기울이고 적시에 대처하여 치료의 안전성과 유효성을 확보하는 것도 필요하다. 면역력 향상에 집중해야 할 것 같습니다. 식육에 함유된 다당류는 인간 면역 체계의 면역 반응을 조절하고 면역 세포의 스트레스 능력을 향상시키며 면역 세포의 살균 효과를 높일 수 있기 때문에 육종은 면역력 향상에 상당한 영향을 미칩니다.
키워드:
CAR T 세포; 면역; 암.
1. 소개
T-림프구(또는 T-세포)는 항체 생산을 위한 B-세포 허가에서 직접적인 세포용해 활동에 이르기까지 다양한 효과를 담당하는 인간 면역 체계의 주요 이펙터입니다. T 세포의 주요 기능은 감염/악성 세포 또는 전문 항원 제시 세포의 주요 조직 적합성 복합체(MHC) 분자 내 동족 펩티드와 T 세포 수용체(TCR) 사이의 상호 작용을 기반으로 합니다[1].
최근 T 세포는 새로운 암 치료법, 특히 키메라 항원 수용체(CAR) T 세포 요법을 포함하여 조작된 세포 면역 요법의 출현에 앞장서고 있습니다[2]. CAR T 세포의 장점 중 하나는 MHC 분자에 의한 항원 제시 없이도 세포 표면에 발현된 항원을 인식할 수 있는 능력으로, 펩티드-MHC 제시의 조직적합성 및 가변성의 한계를 고려할 필요성을 줄여줍니다. CAR 기반 표적화는 일반적으로 CAR T 세포의 표면에 제시된 단일 사슬 가변 단편(scFv) 도메인의 항원 인식 특징을 통해 지시됩니다. 이 scFv는 CAR T-세포가 항체 결합에 의해 정의된 모든 세포 표면 거대분자에 결합하고 이를 표적으로 삼도록 합니다.
이 수용체를 완성하기 위해 scFv는 항원 인식 세포외 도메인을 TCR 복합체에서 유래된 CD3ζ 활성화 도메인에 의한 세포내 신호 및 활성화에 연결하는 막횡단 도메인에 분자적으로 융합됩니다. 1세대 CAR T 세포는 CD3ζ 도메인만 활용했습니다. 그러나 미래 세대의 CAR T 세포는 CAR T 세포의 자극을 강화하기 위해 CD28 또는 4-1BB와 같은 공동자극 도메인을 사용하여 세포간 신호 전달을 기반으로 합니다. 2세대 CAR T 세포는 단일 공동자극 도메인을 CAR 분자에 통합하는 반면, 3세대 CAR T 세포는 여러 공동자극 도메인을 직렬로 사용합니다[3]. 최근 기술의 발전으로 TRUCK(항원 무제한 사이토카인 개시 살해를 위해 재지정된 T 세포)라는 별명을 가진 4세대 CAR T 세포가 생성되었습니다[4].
4세대 CAR T-세포는 지속성 또는 기능을 촉진할 수 있는 사이토카인과 같은 전염증 인자를 구성적으로 또는 유도적으로 분비할 수 있습니다. CAR 분자 및 추가 이펙터 분자는 통상적으로 렌티바이러스 또는 레트로바이러스를 이용한 바이러스 형질도입, 잠자는 숲속의 미녀 또는 PiggyBac 트랜스포사제를 사용한 전위 또는 mRNA 전달을 통한 일시적 형질감염을 통해 T 세포에 도입되었습니다. 그러나 CRISPR[5–7] 및 기타 유전자 편집 도구를 사용한 상동성 지향 재조합을 사용하는 최근의 발전으로 인해 새로운 유전 물질의 부위별 통합이 가능해졌습니다[8]. 이러한 발전은 제조된 CAR T 세포 제품의 배치 간 가변성을 감소시키고 임상 효능을 개선하는 통합을 위한 특정 유전자좌 또는 안전한 피난처를 밝힐 수 있습니다.
CAR T 세포는 다양한 형태의 암을 표적으로 개발 중이며 계통 제한 B 세포 분자 CD19 및 다발성 골수종의 표적을 통해 B 세포 백혈병 및 림프종과 같은 혈액 질환에 대해 지금까지 최고의 임상 결과가 입증되었습니다. B 세포 성숙 항원(BCMA)을 표적으로 합니다. 그림 1은 세 가지 임상 단계 CAR T 세포 치료법과 그 표적 항원을 보여줍니다.
이 검토는 내인성 T 세포가 표적으로 삼을 수 있는 거대분자의 유형과 CAR T 세포가 세포 면역 항원의 레퍼토리를 어떻게 확장하는지에 초점을 맞춥니다.
2. 펩타이드
T 세포는 동족 펩티드-MHC 복합체와 TCR의 결합을 통해 펩티드라고 하는 아미노산의 짧은 사슬을 인식합니다. TCR은 부분적으로 가변 사슬과 가변 사슬의 이종이합체(heterodimer)로 구성되어 있으며 펩티드뿐만 아니라 MHC 분자 내에서 발견되는 잔기에 결합할 수 있습니다. 이 상호작용은 T 세포에 의한 항원 인식을 거의 전적으로 MHC 복합체 내에서 발견되는 아미노산으로 제한합니다[9]. MHC에는 클래스 I과 클래스 II의 두 가지 유형이 있습니다. MHC 클래스 I 분자 내에서 발견되는 펩타이드의 TCR 인식은 CD8 공동 수용체를 필요로 하고 CD8 + T 세포의 활성화를 유도하여 세포독성 T 세포 반응에 영향을 미칩니다. MHC 클래스 II 분자는 항원 제시 세포(APC)에 의해 발현되며 TCR 참여를 위해 CD4 공동 수용체가 필요하며 이러한 상호 작용은 일반적으로 보조 T 세포 반응의 활성화로 이어집니다.
TCR 헤테로다이머 외에도 TCR 복합체는 CD3의 , δ, ε 및 ζ 서브유닛을 포함하며 TCR 및 동족 펩티드-MHC의 결합 시 신호 전달을 유도합니다[10]. TCR은 V(가변) D(다양성) J(조인) 재조합으로 알려진 과정에서 많은 유전자 세그먼트 세트를 통해 조립됩니다[11]. 재조합 과정은 이중가닥 DNA 닉킹(nicking), 유전자 절편 절제, 남아있는 유전자 절편을 작동하는 TCR의 코딩 서열로 결찰시키는 과정을 포함합니다. 이 과정은 고도로 가변적인 항원 인식을 통해 1015개 이상의 가능한 TCR을 생성할 수 있으며[12], 이를 통해 T 세포는 엄청나게 광범위하고 다양한 펩타이드-MHC 레퍼토리를 인식할 수 있습니다.
MHC 클래스 I 분자는 중쇄와 2-마이크로글로불린으로 구성됩니다. 인간의 3가지 다형성 유전자는 HLA-A, HLA-B 및 HLA-C의 MHC 클래스 I 중쇄를 암호화하며, 이는 200개 이상의 HLA-A 변이체, 500개 이상의 HLA-B 변이체 및 100개 이상의 HLA-B 변이체를 생성합니다. HLA-C 유전자[13]. 이러한 MHC 중쇄 다형성은 다양한 펩타이드 결합 홈과 MHC 제시 펩타이드의 고유한 집합체의 생성을 담당하며, 이는 T 세포 또는 특정 TCR 유전자가 개인에서 개인으로 입양 전달을 복잡하게 만듭니다(보편적인 암 치료, 예를 들어 ) 불완전한 조직 적합성으로 인해 [14]. 항원성 펩타이드의 T 세포 인식을 제한할 수 있는 다른 MHC 관련 요인으로는 MHC 클래스 I 하향조절, 항원 제시 기구의 손상, 돌연변이 펩티드의 희귀하거나 부재하는 MHC 클래스 I 제시가 있습니다. 예를 들어, 유두상 갑상선암에서 MHC 클래스 I의 하향 조절은 종양에서 발견되는 종양 침윤 림프구(TIL) 수의 감소에 영향을 미치는 것으로 나타났으며 이는 더 나쁜 임상 결과와 관련이 있습니다[15].
CAR 분자에 의한 항원 인식의 주요 한계는 세포 표면 또는 세포외 제시에 대한 요구 사항입니다. 이와 같이, CAR에 의해 표적이 될 수 있는 항원의 수는 T-세포가 펩티드-MHC 분자와의 TCR 결합을 통해 인식할 수 있는 항원의 수와 비교할 때 몇 배나 감소합니다. 그러나, 자연적인 TCR 결합보다 103-105배 더 높은 친화도로 마이너 조직적합성 항원(mHAg)을 인식할 수 있는 항체 종류인 "TCR 유사 항체"의 생성은 CAR T 세포에 다음과 같은 능력을 부여할 수 있습니다. 세포 내 표적을 포함하여 특정 MHC 결합 항원을 인식합니다. Walseng 등의 연구. MART-1(DMF5 scFv) 및 TGF R2(Radium-1)의 펩타이드 단편에 대해 "TCR-CAR"을 개발했습니다[17]. 이 TCR-CAR 분자는 NK-92 세포주로 대표되는 T 세포와 자연 살해 세포를 두 유전자의 표적 에피토프 쪽으로 방향을 전환했습니다. CAR T-세포 및 NK 세포는 MHC 복합체 내에서 MART-1 또는 TGFbR2 펩티드를 제시하는 세포를 제거할 수 있었습니다. TCR-CAR은 또한 윌름 종양-1(WT1)의 아미노산 235-243으로 구성된 펩타이드를 선택적으로 표적화하기 위해 생성되었으며, 이 항원은 MHC에 의해 제시될 때 백혈병, 림프종 및 고형 종양에서 과발현되는 것으로 밝혀졌습니다. HLA-A*2402 [18]의 틈.
아마도 가장 성공적인 CAR 분자는 특히 CAR 조작 T 세포(CART19)의 맥락에서 항-CD19 CAR일 것입니다. CD19는 건강한 B 세포와 악성 B 세포 모두에서 발현되는 계통 제한 B 세포 분자입니다. 2011년 초 연구에서는 B 세포 암 환자에서 CART19의 성공을 보여주었습니다. 파일럿 임상 시험에서 화학 요법에 내성이 있는 만성 림프구성 백혈병 환자 3명을 CART19 세포로 치료했습니다. 2명의 환자가 완전관해를 달성했고 세 번째 환자는 부분관해를 달성했다[19]. 펩티드-MHC 인식과 대조적으로, CART19 세포는 MHC 인식, 공수용체 결합 및 항원 제시 기구와 무관하게 B 세포 표면에서 발현되는 CD19에 결합하고 CD19에 의해 활성화됩니다. CART19는 B세포 백혈병 및 림프종 환자를 대상으로 한 임상 시험에서 놀랍고 재현 가능한 성공을 보여주었고 현재까지 4개의 FDA 승인 CD19-표적 CAR T세포 치료법이 승인되었습니다. (최초 승인 순으로) tisagenlecleucel, axicabtagene ciloleucel, brexucabtagene autoleucel 및 lisocabtagene maraleucel. 4개의 승인된 CD19-표적 CAR 요법은 모두 항-CD19 항체 FMC63의 scFv를 활용합니다. Idecabtagene 폭력은 2021년에 FDA 승인을 받은 재발성/불응성 다발성 골수종에 대한 BCMA를 표적으로 하는 또 다른 CAR T 세포 치료법입니다.
CAR T 세포 개발의 신진 영역은 세포 표면 항원을 표적으로 하는 것과는 대조적으로 세포외 환경에서 항원을 향한 T 세포 특이성을 재지정하고 있습니다. 많은 고형 종양에서 발현되는 면역억제성 사이토카인인 용해성 TGF-α를 표적으로 하는 CAR T-세포는 TGF-자극에 반응하여 여러 배로 확장되는 반면, 비특이적 CAR T-세포는 억제성 사이토카인의 억제 효과로 인해 매우 낮은 지속성을 나타냈습니다[20 ]. 항-TGF-CAR T-세포는 세포용해가 아니었지만, 이 접근법은 CAR이 종양에 의해 생성된 면역억제 인자를 면역자극 신호로 전환할 수 있음을 입증했습니다. 이 치료법은 면역 억제 인자를 면역 자극제로 전환하지만 TGF-가 CD8과 T 세포 분화의 발달 변화를 촉진하기 때문에 T 세포의 발달 변화에 대한 우려가 있을 수 있습니다[21]. 이것이 면역 체계에 부정적인 영향을 미치는지 확인하려면 더 많은 연구와 시험이 필요합니다.
CAR T 세포에 대한 또 다른 고유한 표적 클래스는 세포외 기질(ECM)의 구조적 구성 요소 내에 존재할 수 있습니다. Wagneret al. 많은 유형의 고형 종양에 의해 생성된 피브로넥틴의 스플라이스 변형인 피브로넥틴의 추가 도메인 B(EDB)를 표적으로 할 수 있는 CAR T-세포를 생성했습니다[22]. 항-피브로넥틴 CAR T-세포로 다수의 인간 고형 종양의 ECM을 표적으로 하여 종양 성장을 제어하고 여러 세포주 유래 이종이식 모델에서 생존율을 증가시켰습니다. 또한, 마우스 피브로넥틴의 EDB 도메인은 EIIB에 특이적인 단일 도메인 항체(VHH)로 구성된 CAR T 세포의 표적이 되었습니다[23]. 이 모델에서 B16 흑색종 성장은 대조군 CAR T 세포와 비교하여 느려졌는데, 이는 T 세포 침윤을 개선하고 면역억제성 TME를 염증성 TME 쪽으로 치우쳤을 가능성이 있습니다.
3. 지질
전술한 바와 같이, MHC 클래스 I 및 클래스 II 분자는 T-세포의 TCR에 의한 인식을 위해 세포 표면에 펩티드를 제시한다. 세 번째 분자인 CD1은 세포에서 유사하게 사용됩니다. 그러나 MHC 복합체는 펩티드를 나타내는 반면, CD1은 당지질을 포함하지만 이에 국한되지 않는 지질을 나타냅니다[24-26]. 이러한 차이는 항원의 친수성 요소를 CD1 단백질에 제시할 수 있는 CD1 결합 홈의 소수성 때문입니다[27]. 인간은 서로 다른 방식으로 지질을 나타내는 5가지 CD1 이소형을 가지고 있습니다. 이러한 isoform은 CD1a, CD1b, CD1c, CD1d 및 CD1e입니다. CD1 복합체는 NKT-세포에 항원을 제시하는데, 이는 CD1 도메인으로 제한되고 펩티드-MHC를 인식할 수 없습니다[28].
CD1 복합체는 2마이크로고불린에 결합하는 중쇄 세포외 도메인을 갖는 MHC 복합체와 구조가 유사합니다. 그러나 마우스 CD1d 단백질이 결정화되었을 때 지질이 결합할 수 있는 비극성 잔기로 생성된 더 큰 결합 홈을 보여주었다[27]. MHC 복합체와 CD1 복합체의 또 다른 주요 차이점은 제시된 다양한 분자 배열입니다. 위에서 언급한 바와 같이 MHC 착물은 매우 다형성이어서 다양한 구조의 제한된 표현이 가능합니다. 그러나 CD1 복합체는 지질 분자의 완벽한 위치 지정을 필요로 하지 않으므로 CD1 복합체가 더 적은 제한으로 여러 분자에 결합할 수 있기 때문에 다양한 지질 분자와 결합할 수 있습니다[29].
CD1-제한 T 세포는 및 δ TCR의 조합을 포함합니다. 이들은 불변 TCR 배열과 함께 재배열된 TCR 사슬을 발생시키는 더 적은 수의 V 유전자를 사용함으로써 MHC 제한 T 세포와 다릅니다[30]. 이 하위 집합 세포는 일반적으로 NK 세포에서만 발견되는 마커인 CD161의 고유한 발현으로 인해 일반적으로 자연 살해 T 세포(NKT 세포)라고 합니다[31]. NKT 세포는 수명 단계에 따라 기능적으로 매우 다르며 일반적으로 세포가 CD4를 발현하는지 여부에 따라 정의되며 CD4 + NKT 세포는 CD4- NKT 세포보다 분화가 적습니다[32]. CD4+에서 CD4-로의 이들 세포의 성숙은 TH2 사이토카인보다 TH1 사이토카인의 분비 증가로 표시됩니다. 이러한 변화로 인해 CD4- 세포는 CD4+ 세포보다 세포용해성이 더 높습니다.
암에서 CD1-제한 NKT 세포가 항상 긍정적인 영향을 미치는 것은 아닙니다. -galactosylceramide(-GalCer)에 의한 CD1- 제한 NKT 세포의 외인성 치료 및 활성화는 CD1- 제한 T 세포가 항종양 효과를 가질 수 있음을 보여주었지만[33], 이러한 세포는 종종 그렇지 않습니다. 외인성 활성화 없이 자연적으로 고형 종양에 대한 세포 독성 활성을 나타냅니다. IL-13의 NKT 생산은 면역 항종양 활동을 손상시킬 수 있는 CD8과 T 세포에 대한 면역 억제제로 작용하는 것으로 알려져 있습니다[34]. 그러나 다른 연구에서는 순환하는 NKT 세포에 의한 IFN 생산이 선천적 항종양 반응에 중요하며 [35] 혈액이나 종양에서 NKT 세포의 빈도가 증가하면 암 환자에서 유리한 임상 결과를 초래할 수 있음을 보여주었습니다 [36]. 겉보기에 모순되는 NKT 세포 활동의 특성은 앞서 언급한 NKT 세포 표현형의 차이 때문일 수 있습니다.
지질을 표적으로 하는 CAR T 세포 분야는 대부분 신경모세포종 및 기타 고형 종양에서 고도로 과발현되는 강글리오사이드 GD2에 집중되어 있습니다[37]. CAR T 세포를 표적으로 하는 GD2-의 장점은 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있다는 점입니다. 이는 GD2에 대한 단일 클론 항체와 같은 다른 형태의 치료보다 개선된 것입니다. 최초의 GD2- 특정 CAR T 세포는 피부 흑색종을 표적으로 하기 위해 2009년에 생산되었습니다[38]. GD2-표적화 항체 14g2a에서 파생된 scFv는 세포내 신호전달 도메인 CD28 및 OX40에 의해 동시자극된 CAR 분자에 포함되었습니다. GD2-특이 CAR T-세포는 동질유전자 GD2- MSC 계통의 클리어런스 없이 GD2 및 중간엽 줄기 세포(MSC) 계통을 사멸시킬 수 있어 항원 특이성을 입증했습니다. 신경모세포종에서 항-GD2 CAR T-세포는 마우스 연구[39,40], 그리고 최근 임상 연구에서 종양 성장을 효과적으로 제어하는 것으로 나타났습니다. GD2- 특이적 CAR T 세포에 대한 첫 번째 임상 연구는 공동자극 도메인 없이 CD3ζ의 세포내 도메인을 포함하는 1세대 CAR의 안전성을 평가했습니다. Barr 바이러스 특이 T 세포[41]. GD2-특이 CAR T 세포의 지속성은 6주 이상 관찰되었으며 CAR T 세포 지속성과 신경모세포종의 2건의 완전 관해를 포함하여 임상 반응 사이에 상관관계가 있었습니다. GD2- 특이적 CAR T 세포 외에도 CAR은 강글리오사이드 O-아세틸-GD2, Neu5Gc-GM3 및 GD3와 글로보사이드 GloboH 및 SSEA4를 표적으로 하기 위해 개발되었습니다[42].
지질 프레임워크를 표적화하는 또 다른 접근 방식은 분자 내의 특정 지질이 아닌 CD1 복합체 자체를 표적화하는 것입니다[43]. 이 작업은 효과기 CAR 세포와 악성 T 세포 모두에 대한 공유 마커로 인해 CAR T 세포로 표적화하기 어려운 질환인 T 세포 급성 림프구성 백혈병에서 수행되고 있습니다. 대뇌피질 T-ALL(coT-ALL)은 대뇌피질 흉선세포와 랑게르한스 세포가 발달하는 동안 정상 조직에만 존재하는 CD1 이소형인 CD1a의 표면 발현을 특징으로 합니다. 이들 CAR T-세포는 비악성 T 세포의 결합 없이 coT-ALL에 특이적으로 결합할 수 있었습니다. CD1a CAR T-세포는 전임상 연구에서 시험관 내 및 생체 내 모두에서 T-ALL 세포주를 제거할 수 있었습니다. 태아 흉선 세포는 CD1a CAR T 세포와의 공동 배양을 통해 보존되었으며, 이는 이 CAR T 요법이 흉선 제거의 위험을 제기하지 않을 수 있음을 시사합니다.
4. 글리칸
글리칸은 복잡한 생합성 경로에 의해 생성되는 단당류 및 다당류로, 번역 후 단백질, 지질 및 핵산을 수정하고 뉴클레오티드 당을 기증자로 사용하는 동시에 단백질 폴딩, 에너지 저장 및 대사와 같은 생물학적 기능을 매개합니다. 다른 기능. 양쪽이온성 다당류(ZPS)로 알려진 글리칸의 한 종류는 MHC 클래스 II 분자에 결합된 펩티드의 제시를 통해 면역 체계를 활성화할 수 있습니다[44]. 이 분자는 CD4 + T 세포에 의해 인식되어 기억 면역 반응을 형성할 수 있습니다. ZPS는 반복 단위 내에서 교번하는 양전하 및 음전하 중심을 가지고 있습니다[45]. 이러한 구조는 B. fragilis의 캡슐과 1형 S. pneumoniae 다당류 캡슐과 같은 박테리아 감염 중에 종종 형성됩니다. 이 외에도 연구자 면도는 그람 음성 박테리아 Bacteroides fragilis에 의해 발현되는 다당류 A(PSA)로 알려진 ZPS를 연구했습니다[46]. 이 박테리아는 면역 체계와 공생하며 연구에 따르면 B. fragilis에서 PSA를 발현하는 무균 마우스는 WT 마우스와 비교하여 비장에서 건강한 양의 CD4 + T 세포를 유지할 수 있었습니다[47]. Cobb 등의 연구. [19]는 모든 유형의 다당류가 수지상 세포와 같은 APC로 이동될 수 있지만 양쪽이온성인 다당류만이 APC 표면에서 MHC II와 함께 국소화될 수 있음을 보여주었습니다.
대부분의 TCR 및 펩타이드-MHC 상호작용이 글리칸 독립적이라는 합의에도 불구하고 특정 글리코펩타이드가 백신의 표적으로 포함되었습니다. MUC1은 다양한 유형의 고형 종양에서 발견되는 막 결합 뮤신이며, Tn-MUC1이라고 하는 MUC1의 잘린 O-글리코형은 인간 MUC에 사용되는 백신을 포함하여 여러 면역 요법 전략[48]의 표적이 되었습니다. 1-트랜스제닉 마우스[49]뿐만 아니라 붉은털원숭이와 인간[50]을 표현합니다. 마우스에서 Tn-MUC1은 수지상 세포 또는 B 세포에 의한 MHC II에 대한 항원 제시를 통해 글리코펩티드 특이적 CD4 + T 세포를 활성화하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 MHC 제시 펩티드의 글리코형이 TCR 상호작용을 통해 인식될 수 있음을 보여줍니다. 인간에서 Tn-MUC1-특이 CD4 플러스 및 CD8 플러스 T 세포는 Tn-MUC1-로드 수지상 세포로 백신을 접종한 환자 7명 중 5명에서 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 유사하게, 백혈병의 면역당단백체학을 통해 확인된 공유 O-GlcNAc 펩타이드에 대해 O-GlcNAc 특이적 T 세포 반응이 관찰되었습니다. 이 펩타이드는 MHC 클래스 I 분자에 의해 제시되었으며 O-GlcNAc 특이적 T 세포주는 O-GlcNAc 펩타이드로 펄스된 자가 세포를 죽일 수 있지만 수정되지 않은 펩타이드로 펄스된 세포는 죽일 수 없습니다. 종합하면, 이러한 연구는 펩타이드의 번역 후 변형, 특히 O-연결 변형이 TCR 기반 면역 요법을 위한 새로운 유형의 신생항원을 나타낼 수 있음을 나타냅니다.
악성 세포막의 변경된 글리코실화는 암의 일반적인 특징입니다[51]. 번역 후 변형의 이러한 변화는 CAR T 세포 결합에 대한 종양 특이적 항원의 수를 증가시킵니다. 이러한 글리코실화 차이를 이용한 최초의 CAR은 과발현되는 것으로 알려진 O-글리코프로테인[52]의 세포 표면에 위치한 절단된 시알릴-Tn O-글리칸인 종양 관련 당단백질(TAG-72)에 대한 것이었습니다. 상피 선암에 의해 [53]. 1세대 CAR로 설계된 CC49 CAR T-세포는 TAG-72를 발현하는 위장 종양 계통을 효과적으로 표적으로 삼을 수 있었습니다. TAG-72 CAR T 세포에 대한 최초의 인간 실험에서 혈청 TAG-72 수치와 혈청 CEA 수치가 모두 크게 감소했습니다. 이러한 변화에도 불구하고 CC49 scFv에 대한 면역원성으로 인한 거부뿐만 아니라 T 세포 증식의 부족으로 인해 임상 반응이 달성되지 않았습니다[54]. TAG-72를 대상으로 하는 보다 최근의 연구에는 동일한 CC49 scFv를 공유하고 향상된 T 세포 생존을 위해 4-1BB 공동자극 도메인을 추가한 2세대 CAR의 개발이 포함됩니다. 2세대 TAG-72 CAR T-세포는 마우스 모델에서 양성 종양 사멸을 보였다[55]. 또 다른 연구에서는 TAG-72와 대식세포 억제 종양 표지자 CD47을 모두 표적으로 하는 CAR을 평가했습니다[56]. 이 연구는 두 마커에 결합할 수 있는 능력이 있는 CAR T 세포가 시험관 내에서 표적 세포를 제거할 수 있고 인간 환자의 항원 손실 재발 가능성을 줄일 수 있음을 보여주었습니다.
차별적으로 글리코실화된 종양 항원의 또 다른 예는 큰 점액 단백질 뮤신 1(MUC1)인데, 이는 무겁게 O-글리코실화되고 종종 종양 세포에서 Tn 항원과 같은 절단된 O-글리칸을 발현합니다. 단클론 항체 5E5는 MUC1의 Tn-글리코형을 선택적으로 표적으로 삼을 수 있습니다[48]. 5E5 항체의 가변 도메인을 scFv로 사용하여 2세대 4-1BB 보조자극 CAR은 인간 T 세포 백혈병 및 전이성 췌장암의 세포주 유래 이종이식 모델에서 강력한 항종양 활성을 생성했습니다. 여러 임상 적응증에서 Tn-MUC1을 표적으로 하는 CAR T 세포를 평가하는 1상 임상 시험이 2019년에 시작되었습니다(NCT04025216).
Lewis Y(LeY)는 CAR T 세포의 유망한 표적인 임상적으로 관련된 또 다른 올리고당입니다. LeY의 기능은 알려져 있지 않지만 일부 종양 관련 항원을 포함하여 여러 단백질에 높은 복제 수로 존재합니다[57]. CD28 공동자극 도메인이 있는 2세대 CAR은 피하 OVCAR3 난소암 종양이 있는 마우스에서 LeY 항원을 표적으로 하여 전임상 효능을 입증했으며 [58] 급성 골수성 백혈병(AML) 환자에서 효능을 결정하기 위한 임상 시험이 시작되었습니다. 한 명의 환자는 일시적인 CR을 달성했고 두 명의 환자는 PR을 달성했습니다. 그러나 질병은 5명의 환자 모두에서 진행되었으며 진행이 CAR T 세포 지속성 증가와 관련될 때까지 23개월의 최상의 반응이 나타났습니다. 또 다른 시험은 2019년 호주에서 시작되었으며 이 검토 시점에 진행 중입니다.
글리칸의 표적화를 허용하는 또 다른 CAR 설계는 천연 글리칸 결합 단백질 또는 렉틴을 세포외 항원 특이적 도메인으로 활용합니다. Meril 등의 연구. 동족 시알로글리칸에 결합하기 위해 인간 Siglec-7 및 Siglec-9의 엑소도메인을 통합하는 CAR을 개발했습니다[59]. Siglec 기반 CAR T 세포는 시험관 내 백혈병 및 난소암과 같이 다양한 암 조직형에서 유래한 세포주와 NSG 마우스에서 환자 유래 흑색종 이종이식 모델에 대해 항종양 활성을 매개할 수 있었습니다. CAR T 세포의 결합 도메인으로서 인간 수용체 또는 리간드의 이러한 사용은 뮤린 단백질의 인식으로 인해 일부 임상 CAR T 세포 연구에서 관찰된 인간 항마우스 반응성과 같은 키메라 단백질 발현 세포 요법의 면역원성을 감소시킬 수 있습니다. 기반 scFv.
5. 인-항원
표면 인산화항원은 또한 순환하는 T 세포에 의해 인식될 수 있습니다. 이 인식은 δ TCR의 발현에 의해 정의되는 T 세포의 매우 특정한 하위 집합, 구체적으로 Vδ2 및 V9(V 9Vδ2 T 세포)를 발현하는 것으로 제한됩니다. 이 T 세포는 부티로필린 3A(BTN3A) 분자[60] 또는 부티로필린 2A(BTN2A)[61]에 의해 제시된 포스포항원을 인식합니다.
Butryophilin 분자는 phosphoantigens에 의한 V 9Vδ2 T-세포의 자극에 필요한 유전자이며 공동 자극 및 공동 억제 분자를 포함하는 단백질의 B7 계열과 관련이 있습니다[62]. 부티로필린 분자(BTN1, BTN2 및 BTN3)에는 세 가지 하위 계열이 있으며, BTN2A와 BTN3A 사이에 가장 많은 상동성이 존재합니다. BTN3A 분자는 항원을 제시하고 V 9Vδ2 T 세포를 자극하는 방식에서 논란이 되어 왔습니다. BTN3A는 BTN3A1, BTN3A2 및 BTN3A3의 세 가지 유전자로 구성된 하위 패밀리입니다. 최근 연구에서는 BTN3A1의 일부인 세포내 B30.2 도메인의 중요성을 정의했습니다. 이 B30.2 도메인은 일반적으로 비자극성으로 특성화되는 단백질인 BTN3A3에 키메라 방식으로 추가된 후 V 9Vδ2 T 세포에 대한 자극성 도메인인 것으로 밝혀졌습니다[63]. BTN3A1의 B30.2 도메인을 BTN3A3에 이식한 후, 도메인은 V 9Vδ2 T-세포를 자극할 수 있었습니다.
δ T 세포는 T 세포와 T 세포를 구분하는 TCR의 차이로 정의되는 더 작은 T 세포 집단입니다. 이 셀은 적절하게도 기존 및 체인과 달리 체인과 δ 체인을 포함하는 TCR로 만들어집니다. V 9Vδ2 T 세포는 활성화되면 감염된 세포를 죽이는 것을 포함하여 다양한 효과기 기능을 발휘할 수 있습니다[64]. 세포의 이 하위 집합은 전체 순환 T 세포의 1~5%를 구성합니다. 그러나 감염 중에는 하위 집합의 빈도가 50% 이상으로 증가합니다[65]. 이 세포 하위 집합은 종종 CD45RO를 높은 빈도로 표현하여 더 많은 기억과 유사한 표현형으로 이어집니다. 이것은 후천적인 이펙터와 같은 반응과는 반대로 보다 선천적인 T 세포 반응으로 이어집니다. 총 T 세포의 1~5%만이 V 9Vδ2 T 세포인 반면, 총 기억 T 세포 40개 중 1개 이상이 V 9Vδ2 T 세포입니다[66]. 이 표현형은 V 9Vδ2 T-세포가 단 하나에만 특이적으로 결합하는 대신 많은 수의 인산항원을 표적으로 삼도록 합니다. phosphoantigen으로 활성화되면 V 9Vδ2 T 세포는 높은 IFN- 및 TGF- 생산을 특징으로 하는 Th1- 유사 표현형으로 우선적으로 분화됩니다[67]. 그러나 그들은 그들에게 제시된 사이토카인 프로필에 따라 Th2, Th17 및 Treg 집단으로 유도될 수도 있습니다. 예를 들어 Th2 분화는 IL-4 자극으로 발생하고 Th17 분화는 IL-1 , IL-23 및 TGF로 자극으로 발생합니다[68].
V 9Vδ2 T-세포는 종양에 대한 면역원성 효과와 항면역원성 효과를 모두 갖는 것으로 알려져 있습니다. 시험관 내 및 마우스 모델에서 이들은 다양한 유형의 종양 세포주에 대해 세포독성이 있습니다[69]. 종양에 대한 세포독성 활성은 IFN- 및 TNF- 방출뿐만 아니라 그랜자임 및 퍼포린 생산의 증가를 특징으로 합니다[68]. 그러나 전구종양 활성은 V 9Vδ2 T-세포에서도 발견됩니다. V 9Vδ2 T 세포는 CD4와 T 세포 증식을 억제하고 IL-10과 같은 항염증성 사이토카인을 생성하는 것으로 알려져 있으며, 이는 이러한 세포 집단이 조절 또는 억제 표현형을 가짐을 시사합니다[70].
일부 T 세포는 또한 TCR을 통해 인산화항원을 표적으로 삼을 수 있지만, 대부분의 세포 인산화는 세포 내에서 발생하며, 이는 CAR 발달을 위한 이러한 종류의 표적 추구를 제한했을 가능성이 있습니다. 세포막의 인산화에 대한 주제가 논의되고 있습니다. 그러나 연구에 따르면 분비된 키나아제에 의한 세포외 인산화가 존재하는 것으로 나타났습니다[71]. 이 인산화는 수용체 티로신 키나아제 EphB2의 인산화와 같은 생물학적 효과를 유발할 수 있으며, 이는 EphB2와 NMDAR(N-methyl-D-asparate receptors) 사이의 상호작용을 일으켜 통증을 유발합니다[72]. 특정 유형의 암은 또한 세포외 인산화가 증가하는 것으로 나타났습니다. 유방암 환자의 혈청에서 락토단백질 키나제(ecto-PKA)의 주요 증가와 전립선암의 프로스타좀에서 PKA, PKC 및 CK2의 증가가 나타났으며, 이는 세포외 인산화를 증가시킬 수 있습니다[73] . 이러한 변형이 일반적이라면 세포외 인산염이 CAR T 세포에 대한 가능한 새로운 종류의 표적으로 연구되어야 합니다. 현재 phosphoantigen 특이 적 CAR을 평가하는 연구는 없습니다.
6. CAR T 세포의 잠재적 표적: GlycoRNA
Flynn et al.의 최근 논문. 다른 유형의 세포의 막에 존재하는 글리코실화된 RNA를 설명했습니다[74]. GlycoRNA는 세포막으로 운반되며 시알산 결합 면역글로불린 렉틴 유형(Siglec) 수용체 Siglec-11 및 Siglec-14에 의해 인식 가능한 시알글리칸을 포함할 수 있습니다. Siglecs는 T 세포에서 PD1의 역할과 유사한 면역 활성화 억제 역할을 하는 sarcoglycan 결합 면역 수용체입니다. 글리코RNA의 확인이 최근에 이루어졌지만, 이 발견은 글리코RNA가 종양 세포에 의해 선택적으로 또는 보다 풍부하게 발현되는지 여부에 대한 조사를 장려해야 합니다. 또한, CAR 분자는 세포 표면 RNA 및 글리코겐을 표적으로 삼도록 개발될 수 있으며, 이는 CAR 분자가 세포 면역 도구 상자에 추가한 표적 항원 확장의 또 다른 예입니다.
CAR T-세포 요법에 대한 다른 잠재적 표적은 과거에 검토되었습니다[75,76].
7. 결론
다양한 유형의 생체 분자에 대한 T 세포 인식은 계속해서 면역학 연구의 중요한 측면입니다. 자연적으로 발생하는 T 세포는 많은 유형의 항원을 인식할 수 있지만 표적은 MHC, CD1 및 BTN과 같은 도메인의 항원 제시로 제한됩니다. T 세포에 키메라 수용체를 추가하면 이전에는 T 세포가 표적화할 수 없었던 막 결합 항원을 표적화할 수 있습니다. CAR T-세포는 종양 특이적 표면 분자의 MHC 독립적 표적화를 허용함으로써 암과의 싸움에서 효과적인 도구임이 입증되었습니다. 추가 연구는 CAR 디자인을 개선할 뿐만 아니라 CAR T-세포의 표적 유형을 개선하기 위해 계속됩니다.
저자 기여:
JTK와 ADPJ가 개념을 구상하고 리뷰를 작성하고 편집했습니다. 모든 저자는 원고의 출판된 버전을 읽고 이에 동의했습니다.
자금 조달:
ADPJ는 보훈부(IK2 BX00483), Tmunity Therapeutics, Parker Institute for Cancer Immunotherapy, AACR-Lustgarten Foundation, V Foundation 및 Penn-Hopkins Ovarian Cancer SPORE DRP(NCI P50CA228991)의 연구 자금 지원을 받습니다.
기관 검토 위원회 성명서:
적용되지 않습니다.
정보에 입각한 동의서:
적용되지 않습니다.
데이터 가용성 진술:
적용되지 않습니다.
이해 상충:
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
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