IFN-γ通過抑制Caspase 7加劇CAR-T細胞肺損傷的研究

CAR-T細胞攻擊表達靶抗原的非腫瘤細胞造成的“在靶脫腫瘤”（On target off tumor）效應是阻礙CAR-T治療血液腫瘤或?qū)嶓w瘤臨床實踐的關鍵障礙，是造成CAR-T細胞引發(fā)嚴重器官損傷的重要原因之一。目前臨床上處理該不良反應主要通過大劑量激素，或給CAR-T細胞裝配安全開關，但上述方法都會大幅度損傷CAR-T細胞的抗腫瘤療效。深入解析on target off tumor毒性的精確機制，將有助于建立新型干預策略。

近日，徐州醫(yī)科大學細胞治療藥物產(chǎn)業(yè)學院施明教授，鄭駿年教授團隊利用人Her2轉(zhuǎn)基因小鼠和靶向人Her2的小鼠CAR-T細胞構建了CAR-T細胞致免疫健全小鼠急性肺損傷的研究模型，揭示了靶向Her2的CAR-T細胞造成急性肺損傷的分子調(diào)控機制，并有針對性地提出了預防該不良反應的策略。該研究成果于2025年3月20日發(fā)表于Molecular Therapy。

圖片來源：《Molecular Therapy》
（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40119519/）

研究材料與方法
在該研究中，研究人員利用靶向Her2的小鼠CAR-T細胞攻擊Her2轉(zhuǎn)基因小鼠作為動物模型，使用CAR-T細胞攻擊過表達Her2的小鼠I型肺泡上皮細胞系MLE12-Her2深入探究了CAR-T細胞造成急性肺損傷的分子機制。同時采用在CAR-T細胞攻擊過程中加入IFN-γ中和抗體，以及使用Prf基因敲除鼠，Gzmb基因敲除鼠（由賽業(yè)生物提供）來源的腹膜淋巴結制備CAR-T細胞，以分別探究IFN-γ，Prf和GzmB在CAR-T細胞致急性肺損傷中發(fā)揮的不同功能。根據(jù)闡明的機制，研究者還提出了在CAR-T細胞輸注同時中和IFN-γ的不良反應對抗策略，并在動物模型中進行驗證。

技術路線
01 利用Her2轉(zhuǎn)基因小鼠模型，評估CAR-T細胞造成急性肺損傷的特征
02 建立體外模型探究CAR-T細胞致急性肺損傷的分子機制
03 探究IFN-γ，Prf和GzmB在CAR-T細胞致急性肺損傷中發(fā)揮的不同功能
04 在動物模型中驗證中和IFN-γ對抗急性肺損傷防控策略的可行性

研究結果
1 Her2 CAR-T細胞直接攻擊小鼠肺造成肺損傷
為了模擬CAR-T細胞引起的急性肺損傷，研究者將Her2-CAR-T細胞輸注小鼠的血液循環(huán)中。注射后6小時，采集肺部進行HE染色。結果顯示，Her2 CAR-T細胞靶向Her2轉(zhuǎn)基因小鼠的肺部，導致充血、肺泡間隔彌漫性增厚、肺泡結構惡化和炎性細胞浸潤等病理變化（圖1a），并且造成肺部滲出增加（圖1b）。這些結果表明，Her2-CAR-T細胞對肺組織的攻擊具有靶點特異性。此外，注射到循環(huán)系統(tǒng)中的Her2-CAR-T細胞主要積聚在肺部，（圖1c-d）。CAR-T細胞的這種分布特征可能部分解釋了其造成急性肺損傷的必然性。Western Blot結果表明，由于CAR-T細胞攻擊的肺部中的切割，凋亡相關蛋白Caspase 3和Caspase 7被激活（圖1e）。因此，研究人員認為Her2-CAR-T細胞通過直接靶向小鼠肺泡上皮細胞，導致以凋亡為特征的急性肺損傷。

圖1 CAR-T細胞造成小鼠急性肺損傷^[1]

2 Caspase 7在CAR-T細胞對肺泡上皮細胞的損傷中起保護作用
為了研究CAR-T細胞誘導的肺損傷的內(nèi)在分子機制，研究人員建立了Her2-CAR-T細胞攻擊小鼠I型肺泡上皮細胞系MLE12-Her2的體外模型（圖2a）。CAR-T細胞攻擊導致MLE12-Her2細胞中Caspase 3和7的切割（圖2b），這與體內(nèi)現(xiàn)象一致。值得注意的是，CAR-T細胞誘導的Caspase 7切割導致全長Caspase 7水平顯著降低（圖2b）。因此，研究人員猜測Her2 CAR-T細胞攻擊可能在介導靶細胞Caspase 7的切割，同時下調(diào)Caspase 7蛋白的表達。在此基礎上，研究者探究了Caspase 7在CAR-T細胞誘導的急性肺損傷中的作用。

研究人員使用AAV腺病毒敲低小鼠肺部Caspase 7表達后（圖2c）使用CAR-T細胞攻擊，結果表明Caspase 7敲除小鼠經(jīng)歷了更嚴重的肺損傷（圖2d）。這表明Caspase 7在CAR-T細胞誘導的肺損傷中起著保護作用，其表達減少可能會加劇這種損傷。為了進一步證實Caspase 7在CAR-T細胞攻擊中的作用，研究人員構建了Caspase 7敲除或過表達的MLE12-Her2細胞，并用兩種熒光染料標記，以評估CAR-T細胞的細胞毒性作用（圖2e）。結果顯示，與MLE12-Her2Caspase 7 KO靶細胞相比，MLE12-Her2Caspase 7OE細胞在CAR-T細胞攻擊下表現(xiàn)出更高的存活率和更低的凋亡水平（圖2e）。這些發(fā)現(xiàn)均說明，Caspase 7在CAR-T細胞攻擊肺泡上皮細胞的場景中起保護作用。

圖2 CAR-T細胞介導靶細胞Caspase 7下調(diào)加重肺損傷^[1]

圖3 中和IFN-γ可逆轉(zhuǎn)CAR-T細胞造成的急性肺損傷^[1]

4 在CAR-T細胞輸注過程中中和IFN-γ可以改善急性肺損傷，但不會損害抗腫瘤療效
在明確了IFN-γ在CAR-T細胞造成急性肺損傷過程中的核心作用后，研究者提出了在CAR-T細胞輸注的同時給與IFN-γ中和抗體的不良反應防控策略。研究結果表明，輸注的中和抗體能夠顯著抑制CAR-T細胞輸注12-24小時內(nèi)小鼠血清中IFN-γ的分泌高峰，但是不影響最終抗腫瘤的效應（圖4）。
 

圖4 中和IFN-γ可防止CAR-T細胞造成的急性肺損傷，但不影響抗腫瘤功能^[1]