结节性硬化综合症（TSC）是一种常染色体显性的多系统遗传疾病，其特点是在皮肤、大脑和肾脏等身体各部位生长良性肿瘤。这种情况还造成了健康问题，影响到世界150多万儿童和成年人。

TSC是由TSC1或TSC2基因的生物等位基因突变引起的，这些突变是肿瘤抑制因子的代号。这些突变往往导致形成重要器官中的良性肿瘤，从而激活mTORC1途径并控制细胞的生长和代谢。

鉴于良性肿瘤可以依赖神经节苷脂D3（GD3）来激活mTORC1通路，这是一种在正常大脑发育和恶性肿瘤中表达的膜糖磷脂，研究人员在近发表在JCI Insight上的一项研究中比较了TSC患者和对照组组织中GD3的表达。也对GD3过度表达的CAR-T细胞进行了临床前研究，原因是GD3过度表达并不伴随着对目标分子的明显自然免疫反应。

多功能水平揭示了负责抗肿瘤反应的细胞毒性亚群

研究小组想利用“超级英雄细胞GD3 CAR-T”来治疗TSC患者，先在自发性肿瘤的Tsc2+/-杂合体老化小鼠模型以GD3 CAR-T及未转染的T细胞进行实验，并评估了结果。在GD3 CAR-T治疗的小鼠中，大多数小鼠产生了肿瘤。在未经转导的T细胞治疗的小鼠中，所有的小鼠都带有肿瘤。

该小组使用IsoPlexis的单细胞蛋白质组功能性分析技术，在单细胞水平上分析细胞因子的表达谱，揭示了CD4+ GD3 CAR-T细胞和CD8+ GD3 CAR-T细胞具有不同的细胞因子分泌谱，它们可能是有协同作用在体内产生抗肿瘤反应（图1）。

图1

▲图1：作者利用磁珠分选未转化和CD3 CAR-T 的CD4及CD8细胞，与表达GD3的HEK293细胞共培养20小时（效靶比2：1）再利用IsoLight仪器及IsoSpeak软件进行单细胞水平全自动分析每个细胞的因子分泌。黑色横条为每个分析物的平均荧光强度。

这项研究显示，受刺激的GD3 CAR-T细胞具有高度的多功能性，表明它们有可能在TSC患者体内产生可测量的抗肿瘤反应。GD3 CAR-T细胞在CD4和CD8群体中的多功能性分别增加了9倍和10倍（图2）。

图2

▲图2：单个T细胞分泌细胞因子数量的百分比。饼图中心列出了多功能T细胞（表达2个或更多细胞因素）的百分比。

从该研究结果中作者得出结论，多功能CAR-T细胞对GD3过量表达的目标具有细胞毒性。CAR-T细胞大幅度并持久地减少了Tsc2/-肿瘤小鼠（免疫缺陷）细胞的肿瘤负担，并且增加了T细胞浸润。此外，GD3 CAR-T细胞限制了衰老的Tsc2+/-小鼠的自发性肿瘤。

值得注意的是作者在文中强调“在受刺激的GD3 CAR-T细胞中检测到的高度多功能谱表明了这些细胞在遇到抗原时的功能能力，这将可能转化为TSC患者体内可测量的抗肿瘤反应。” 他们进一步补充说：“连续或同时分泌多种细胞因子的多功能T细胞对细胞疗法的疗效有重大影响，并被用作评估治疗反应的标准。”GD3 CAR-T细胞是TSC患者的“超级英雄细胞”。

新型CAR-T疗法为未来TSC治疗提供新靶点

研究人员确定，在CAR-T细胞治疗后，大多数小鼠都没有肿瘤，而对照组小鼠则有肿瘤。这些结果显示，CAR-T细胞治疗具有很强的治疗效果，靶向CD3治疗可能成功治疗TSC。

这项研究是我们的单细胞蛋白质功能性表征的又一例证。提供了高效的方法来识别单细胞群体中的“超级英雄细胞”，就仅仅是大约10%多功能的CAR-T细胞亚群就可以控制肿瘤的发展。

参考文献：

1.Ancy Thomas et al. “Benign tumors in TSC are amenable to treatment by GD3 CAR T cells in mice.” JCI Insight. 2021;6(22):e152014. 

2.U.S. National Library of Medicine. (2020, August 18). Tuberous Sclerosis Complex: Medlineplus genetics. MedlinePlus.