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深度解析DLBCL患者的T细胞与CAR-T细胞治疗疗效的相关性

中华医学,博大精深,庇佑着我们中华民族生生不息,使我们中华儿女能够战胜疾患、灾难,绵延至今。而“袁氏疗法”正是在对传统中医的传承中,创新发展而来。

细胞免疫治疗是一种基于自身免疫系统的主动性免疫疗法,利用免疫细胞杀伤作用的相对特异性、记忆性和持久性,为肿瘤患者实现更精准和长效的治疗模式1。CAR-T细胞治疗作为一种新的免疫治疗手段,彻底改变了复发/难治弥漫大B细胞淋巴瘤(R/R DLBCL)患者的治疗模式,有效提高了该类患者的生存率2。在CAR-T细胞治疗中,T细胞功能对于识别和消除肿瘤细胞至关重要。然而,T细胞在某些情况下表现出较低的功能性,导致疗效下降和临床结果不佳3。因此,如何改善T细胞功能,以提高CAR-T细胞治疗的整体疗效和成功率是未来的主要研究重点。

近日,北京协和医院周道斌教授团队在Blood Cancer Journal杂志(影响因子:12.8)上发表了“The intrinsic defects of T cells impact the efficacy of CAR-T therapy in patients with diffuse large B-cell lymphoma”一文,探索接受CAR-T细胞治疗的患者其自身T细胞与CAR-T细胞治疗疗效的相关性。医脉通特邀北京协和医院张薇教授解析该项研究的核心内容,共享最新科研成果。

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研究设计

纳入2021年11月-2022年12月在北京协和医院接受CAR-T细胞治疗的R/R DLBCL患者(n=16)。5例患者在CAR-T细胞输注前后(第14天和第28天)采集外周血样本进行单细胞测序,13例患者在CAR-T细胞输注前采集外周血对CD3+T细胞进行DNA甲基化检测。根据患者接受CAR-T细胞输注1个月后的疗效评估结果,将患者分为完全缓解(CR)组和非CR组。

患者基线特征

纳入16例患者,中位年龄为58.5岁(43-64岁),其中男性10例(62.5%),女性6例(37.5%)。3例患者(18.8%)被诊断为Ann Arbor II期,3例患者(18.8%)为Ann Arbor III,10例患者(62.5%)为Ann Arbor IV期。3例患者(18.8%)为GCB型,其余13例患者(71.2%)为Non-GCB型。7例患者(43.8%)的国际预后指数(IPI)≤2。1例患者(6.3%)在CAR-T细胞输注前接受过自体造血干细胞移植。接受CAR-T细胞治疗后,10例患者(62.5%)在输注后出现1-2级细胞因子释放综合征(CRS),3例患者(18.8%)出现免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS)。4例患者疗效未达到CR。

研究结果

➤CAR-T细胞治疗前后的单细胞转录组图谱分析

5例患者中,3例获得CR,1例患者在输注后1个月疗效评估为部分缓解(PR),但随后在3个月疗效评估为CR。对15例患者的外周血单个核细胞样本进行单细胞测序,5例患者在CAR-T细胞治疗前后,共产生95,469个有效细胞,其中52,090个来自CR组,43,379个来自非CR组。UPMA聚类产生42个聚类(图1A),进一步注释为8种细胞类型(图1A,B),大部分为T细胞(54%),其次是单核细胞(24%)和中性粒细胞(17%)(图1C)。比较CR组和非CR组治疗前后各类型细胞比例,显示CR组中T细胞比例增加,非CR组中T细胞比例减少(图1C)。

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图1 CAR-T细胞治疗前后DLBCL患者外周血样本的单细胞转录图谱

➤CD8+效应T细胞分析

鉴定8个T细胞亚组(图2A,B),分析治疗前后各亚型的比例,显示CR组治疗后CD8+效应T细胞比例增加,非CR组则下降(图2C)。CR组高表达的基因富集在白细胞介导的细胞毒性、激活免疫反应和白细胞-细胞粘附正调控等功能。非CR组的基因则富集在DNA损伤、P53-介导的内在凋亡及其他相关通路。(图2E,F)。

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图2 T细胞的单细胞转录图谱

➤T细胞扩增与CAR-T细胞治疗更好的临床疗效相关

对15个样本进行单细胞TCR测序,75%的T细胞能检测到相应的TCR序列,大多数NK T细胞无法检测(图3A),非CR组有更多的克隆类型,治疗后寡克隆性呈下降趋势(图3B)。分析了每个样本中每种T细胞亚型的克隆结构,将T细胞克隆分为5种类型:超高频(>100个T细胞)、高频(21-100个T细胞)、中频(6-20个T细胞)、低频(2-5个T细胞)和单频(1个T细胞)。克隆结构纵向分析显示,CR组细胞毒性细胞,如CD8效应细胞、CD8激活细胞、CD8-EM细胞和CD8增殖细胞等在治疗后扩增,非CR组的细胞毒性细胞减少(图3C)。进一步分析每个样本中前10种克隆类型,发现疗效好的患者克隆扩增(主要是CD8效应细胞),而疗效差的患者克隆减少。分析表明,疗效较好的患者的T细胞类型转化更为活跃。

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图3 DLBCL患者外周血样本单细胞TCR测序图谱

➤细胞之间的相互作用与CAR-T细胞治疗的疗效相关

与非CR组相比,CR组的基线细胞通讯更为频繁(图4A),治疗前后CD8效应T细胞之间的相互作用也更为明显(图4B)。CR组的CD8效应T细胞与其他细胞的相互作用更多,包括肿瘤坏死因子、TGFβ和NK细胞杀伤(图4C)。同时,还观察到非CR组治疗后出现免疫抑制相互作用(图4D)。

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图4 DLBCL患者外周血细胞通讯分析

➤宿主T细胞的甲基化图谱影响疗效

非CR组的平均基线甲基化水平略高于CR组,但差异无统计学意义(图5A,P=0.811)。聚类分析热图显示,两组之间的甲基化状态存在显著差异(图5D),差异甲基化位点主要位于启动子区(29.8%)、基因间区(30.1%)和基因体(33.4%)。DMPs与CpG的相对位置分析显示,53.5%的差异位点分布在公海区域,26.8%的低甲基化位点位于岛屿区域(图5B,C)。GSEA结果显示,差异甲基化位点注释的基因与激活T细胞的细胞免疫功能有关,包括趋化因子的产生、白细胞介导的细胞毒性和细胞杀伤功能。KEGG分析显示,这些基因与T细胞受体信号通路和原发性免疫缺陷密切相关(图5E)。分析CR组前10个高表达基因的甲基化状态,非CR组所有基因的β值均高于CR组(图5F)。

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图5 DLBCL患者外周血T细胞的表观遗传学特征

研究结论

该研究阐述了宿主T细胞(尤其是CD8效应T细胞)与其他免疫细胞在CAR-T细胞治疗不同临床疗效患者中的相互作用和协同效应。纵向分析显示,积极的T细胞克隆扩增和表型转化与更好的疗效相关。T细胞的内在基因缺陷可能是导致DLBCL患者疗效不理想的重要因素。因此改变患者T细胞的表观遗传学状态,恢复正常基因表达,解决宿主T细胞的内在局限性,可能会改善CAR-T细胞的功能。这可能有助于未来CAR-T细胞治疗的广泛应用。


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