當溶瘤病毒遇上CAR-T療法

嵌合抗原受體T細胞（CAR-T），作為三大免疫療法之一，已成功用於治療多種血液瘤，然而由於腫瘤微環境缺乏細胞因子刺激，且存在抑制分子和調節性細胞，CAR-T細胞易發生耗竭或凋亡，限制了該技術用於實體瘤治療。與此同時，溶瘤病毒也逐步得到關注，通過基因工程改造病毒，使其靶向感染和裂解腫瘤並表達免疫調節分子，激活天然免疫、炎性通路與適應性免疫，實現“冷”腫瘤加“熱”。是否可以將CAR-T技術與溶瘤病毒兩者的優勢相結合，用於腫瘤治療呢？

近日，梅奧醫學中心Richard Vile團隊在Nature Communications上發表了題為“Oncolytic virus-derived type I interferon restricts CAR T cell therapy”,通過實驗系統性探究了兩種療法的相互促進和拮抗作用。

溶瘤病毒特別是水皰性口炎病毒（VSV），通常將外源I型干擾素基因（如IFNβ）插入病毒基因組增強免疫激活作用，研究者推測溶瘤病毒能夠通過這種機制促進炎症級聯信號，促進CAR-T運輸到腫瘤部位，從而增強腫瘤殺傷能力。研究者首先在B16黑色素瘤模型中觀察VSV-IFNβ感染對腫瘤微環境的影響，結果表明溶瘤病毒的確顯著提高腫瘤部位細胞因子水平。由於腫瘤感染後快速產生細胞因子和趨化因子，溶瘤病毒很可能募集CXCR3 CAR-T細胞到腫瘤病灶內，於是研究者先給予VSV治療，再過繼轉移第三代CAR-T細胞，出乎意料的是，CAR-T與VSV聯合治療並未比單獨CAR-T治療有效，定量分析發現循環CD8 CAR-T細胞數量顯著下降。在淋巴細胞耗竭的小鼠模型中重複這一實驗，儘管療效有一定提高，但是聯合治療的生存期、死亡率均未明顯改變，同樣觀察到CD8 T細胞減少。結合上述結果和其他實驗可以排除VSV直接感染CAR-T細胞、VSV直接誘導CAR-T凋亡、腫瘤抗原丟失等可能，那麼是什麼原因導致VSV介導CAR-T作用削弱呢？

VSV削弱CAR-T

研究者進一步探究該削弱作用是T細胞普遍存在的還是隻針對CAR-T細胞，研究者先用VSV感染模型小鼠，再注射CAR-T、Pmel T細胞混合液，腫瘤部位內源外源T細胞都顯著減少，而在其他器官中變化較少或無差異。這也排除了外源T細胞錯誤定位的可能。同時CAR-T和Pmel T在回輸早期增殖得到加強，因此VSV介導CAR-T凋亡可能是通過內源信號通路。CAR-T細胞丟失的同時，高表達抑制性分子（活化caspase、Fas、PD1）的細胞明顯增加，同時在其他溶瘤病毒感染中也有類似的特徵，進一步證實通過內源信號發揮作用。

CAR-T抑制性分子

接着研究者將目光轉向干擾素，I型IFN是多效調節劑，在不同的條件能夠發揮截然不同的作用，有可能是IFN直接導致了CAR-T凋亡。通過採用VSVGFP、VSV-IFNβ感染，結果發現CAR-T損失的確與IFN誘導表達量相關。研究者由此想到通過降低IFN表達量，可以減少CAR-T細胞的凋亡，結果表明VSVGFP與CAR-T結合的確降低了IFNβ表達量，但是CAR-T數量仍有一定降低。於是研究者試圖通過敲除CAR-T表面的IFNAR1消除削弱作用，實驗也發現IFNAR KO CAR-T相較於WT CAR-T有更顯著的生存優勢，細胞數量顯著恢復。然而也存在一個問題，IFNAR1能夠避免CAR-T被NK細胞殺傷，因此敲除後可能反而使得CAR-T更敏感，利用NK細胞抗體進一步阻斷了殺傷作用，恢復CAR-T正常水平。

IFN對CAR-T的影響

為進一步探究IFN對CAR-T的作用，利用體外細胞培養實驗發現了IFN劑量依賴的CAR-T凋亡現象，通過阻斷IFN下游JAK信號有效抑制了CAR-T的凋亡。但同時觀察到CAR-T細胞相比於普通T細胞有更明顯的凋亡，這主要是高水平的CAR表達反而使得CAR-T對耗竭、凋亡更敏感。而且CAR-T細胞在CAR表達、VSV-IFN感染下抑制性分子表達明顯增多。

抑制性分子、CAR、IFN等的影響

研究者為了解決溶瘤病毒與CAR-T療法間的拮抗作用，設計了不同的優化方案。研究者首先進行了CAR-T細胞回輸，隔了一段時間後才利用VSV感染，但是療效仍不顯著。進一步綜合利用免疫檢查點抑制劑顯著改善了療效。利用IFNAR敲除的CAR-T聯合VSV在小鼠模型中也取得了明顯療效。

該研究首次系統性探討了溶瘤病毒與CAR-T的聯合治療療效，揭示了其潛在的拮抗機制，研究者提出的潛在解決方案，都將為後續的聯合免疫治療基礎研究與臨牀治療提供寶貴的參考價值。