通过嵌合抗原受体星形胶质细胞（CAR-A）疗法针对淀粉样蛋白-β病理

《SCIENCE》：Targeting amyloid-β pathology by chimeric antigen receptor astrocyte (CAR-A) therapy

淀粉样斑块清除与神经炎症调控新策略：通过AAV递送系统在星形胶质细胞中表达抗β淀粉样蛋白的CAR受体，显著减少小鼠模型中的斑块沉积和神经退行性病变，同时协调小胶质细胞活性，不同CAR设计触发差异化的胶质细胞响应。

　　

编辑总结

针对淀粉样蛋白-β（Aβ）的免疫疗法在阿尔茨海默病的治疗中展现出巨大潜力。Chen等人开发了一种基于嵌合抗原受体（CAR）系统的抗Aβ策略，称为CAR-A。该策略通过腺相关病毒（adeno-associated viruses）对星形胶质细胞进行基因工程改造，使其表达与吞噬受体胞内域结合的抗Aβ抗体的单链可变片段（详见Boles和Gate的综述）。体外实验和小鼠体内实验表明，CAR-A通过星形胶质细胞和小胶质细胞的协同作用有效减少了Aβ斑块的形成。这些结果提示CAR-A可能有助于延缓阿尔茨海默病的进展。——Mattia Maroso

结构化摘要

引言

阿尔茨海默病（AD）是全球最常见的与年龄相关的痴呆症。其病理过程始于细胞外淀粉样蛋白-β（Aβ）的积累，随后发展为神经元内的tau蛋白异常，最终导致神经退行性病变。目前，最有效的延缓AD进展的方法是使用抗Aβ单克隆抗体，其中三种抗体最近已获得临床批准。然而，这些疗法存在一些局限性，包括需要高剂量和频繁给药、治疗窗口窄、存在与淀粉样蛋白相关的影像学异常风险，以及依赖于Fc受体γ亚单位（FcRγ）的信号传导。这些挑战凸显了开发新治疗策略的必要性。

研究背景

嵌合抗原受体（CAR）可以通过将抗Aβ单链可变片段（scFv）与选定的吞噬受体胞内域融合来构建，从而形成一个自我维持的系统，使脑胶质细胞能够识别并清除Aβ聚集体。这种方法避免了重复给药，并能够精确调节细胞内信号传导，这是传统抗体疗法所不具备的。由于用表达CAR的髓系细胞替代内源性小胶质细胞在实现全身性脑部覆盖方面仍具有挑战性，因此我们选择了另一种吞噬性胶质细胞——星形胶质细胞作为靶点。我们生成了表达CAR的星形胶质细胞（CAR-A），并通过全身性AAV-PHP.eB递送方式，在阿尔茨海默病斑块的小鼠模型中测试了它们清除淀粉样蛋白病变的能力。

结果

我们提出了一种CAR系统的构建方法，将抗Aβ scFv与吞噬受体的胞内域融合。我们设计了四种不依赖于FcRγ的抗Aβ CAR，这些CAR在永生化星形胶质细胞和原代星形胶质细胞中均表现出强大的功能，增强了吞噬作用并促进了Aβ42寡聚体的降解。基于这些数据，我们选择了两种CAR通过外周非侵入性的AAV-PHP.eB-GFAP给药方式将其递送到中枢神经系统（CNS）的星形胶质细胞中。一种CAR将crenezumab与MEGF10的吞噬域连接（Cre-Megf10），另一种将aducanumab与Dectin1的吞噬域连接（Adu-Dectin1）。在斑块形成后单次给药即可显著减少3个月内的淀粉样蛋白负担和神经纤维变性；而早期给药则可防止Aβ积累及相关病理变化，效果可持续2.5个月。单核RNA测序和免疫染色显示，这两种CAR均诱导了与疾病相关的星形胶质细胞变化，并使小胶质细胞趋向于更稳定的状态，减少了耗竭现象。值得注意的是，这两种CAR在下游效应上存在差异：Cre-Megf10主要作用于星形胶质细胞，而Adu-Dectin1还通过星形胶质细胞-小胶质细胞之间的相互作用激活了小胶质细胞。

结论

除了CAR在肿瘤学领域的成功应用外，本研究还证明了将吞噬性CAR技术应用于中枢神经系统的潜力。通过靶向星形胶质细胞，我们发现了一种新的治疗途径，补充了传统上认为由小胶质细胞承担的吞噬功能，同时扩展了神经免疫干预的细胞靶点范围。不同的CAR设计会导致不同的胶质细胞反应，这体现了该平台的灵活性，并为定制CAR信号传导以实现特定治疗目标提供了可能性。未来，进一步优化将至关重要，以便在清除淀粉样蛋白的同时保护神经元完整性，减少脱靶效应，并将这种方法扩展到其他细胞类型。综上所述，CAR工程成为治疗神经退行性疾病的一种可扩展且可调节的策略。

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CAR-A在阿尔茨海默病相关模型中对淀粉样蛋白病变的治疗效果。

（左）从体外到体内模型开发CAR-A疗法的流程。（右上）CAR-A治疗改善了星形胶质细胞的吞噬功能和对淀粉样蛋白病变的反应，从而减少了小胶质细胞的负担和神经纤维变性。（右下）Cre-Megf10和Adu-Dectin1治疗引发了共同的胶质细胞变化，包括与疾病相关的星形胶质细胞以及CSF1R^high/CD68^high小胶质细胞。此外，CAR-Megf10治疗诱导了MyoC⁺星形胶质细胞，而CAR-Dectin1治疗则增加了MHC-II⁺小胶质细胞。[图片由BioRender.com生成]

摘要

阿尔茨海默病（AD）是导致痴呆的最常见原因，其特征是淀粉样蛋白-β的逐渐积累，随后引发tau蛋白介导的神经退行性病变。尽管抗淀粉样蛋白免疫疗法取得了进展，但仍存在诸多局限性，亟需新的治疗策略。本研究介绍了在星形胶质细胞中表达的抗淀粉样蛋白嵌合抗原受体（CAR-A），并验证了其在体外的功能。结果表明，两种CAR-A设计能够在斑块形成后减少淀粉样蛋白及相关病理变化，并防止早期斑块沉积。单核RNA测序显示，CAR-A治疗引发了星形胶质细胞和小胶质细胞的协同反应。每种CAR还在星形胶质细胞或小胶质细胞中引发了独特的、受体特异性的效应。这些发现共同支持了CAR-A作为AD疾病修饰策略的治疗潜力。