《Blood Cancer Discovery》:CD70 expression in patients with multiple myeloma. Compari...
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尽管靶向BCMA的CAR-T疗法在多发性骨髓瘤(MM)治疗中取得进展,但患者复发仍是难题。本研究通过分析临床队列数据,发现CD70是高风险/复发MM的新靶点。进而开发了表达CD27受体和IL-15的CAR NK细胞(CAR27/IL-15)。体外和体内实验均证实,CAR27/IL-15 NK细胞可高效清除CD70+的MM细胞,即使在BCMA敲除模型中依然有效。这为克服BCMA耐药提供了新的免疫治疗选择,相关临床试验(NCT05092451)已启动。
多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma, MM)是一种发病率位居第二的血液系统恶性肿瘤。尽管近年来新药迭出,但高风险的MM亚型——如携带特定细胞遗传学异常或处于复发/难治状态的患者——仍是临床治疗的“硬骨头”,即便采用高剂量化疗联合自体干细胞移植,效果依然有限。以靶向B细胞成熟抗原(B-cell maturation antigen, BCMA)的嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor, CAR)T细胞为代表的免疫疗法带来了希望,其客观缓解率(ORR)高,但依然面临挑战:自体制备流程复杂昂贵、存在移植物抗宿主病(GVHD)风险、可能引发细胞因子释放综合征(CRS)等毒性反应。更关键的是,许多接受BCMA-CAR T治疗的患者最终会复发,而对于BCMA靶向治疗失败后的患者,目前尚无标准治疗方案。因此,寻找可替代的、能应对BCMA耐药的新靶点和新型免疫疗法,迫在眉睫。
本研究为解决上述临床困境,从寻找新靶点出发,聚焦于CD70。CD70是肿瘤坏死因子(TNF)超家族成员,是受体CD27的配体。它通常在正常组织中表达受限,却在多种实体瘤和血液肿瘤中高表达。但CD70在MM中的作用此前鲜有深入探索。研究者提出了一个核心假设:CD70可能是高危和复发MM的关键靶点,而以其为靶点的、由脐带血(Cord Blood, CB)来源的自然杀伤(Natural Killer, NK)细胞改造的CAR NK细胞,有望成为一种“现货型”(off-the-shelf)的有效疗法。为此,他们开展了一系列临床数据分析、分子生物学验证和临床前研究。研究成果在《Blood Cancer Discovery》上发表,为MM的精准免疫治疗开辟了新路径。
为验证这一假设,研究者主要运用了以下几项关键技术:首先,利用大规模临床队列(如MMRF CoMMpass数据集)和患者来源样本(来自MD Anderson癌症中心的骨髓穿刺液),通过生物信息学分析、单细胞RNA测序(scRNA-seq)和流式细胞术,系统评估了CD70在MM患者中的表达模式及其临床相关性。其次,采用分子工程技术,构建了靶向CD70的CAR27/IL-15 NK细胞,其结构包含CD27胞外域、信号传导内结构域和IL-15。最后,在体外通过51Cr释放试验、实时细胞成像(Incucyte)杀伤试验评估了该细胞的杀伤活性,并在NOD/SCID/IL2rγnull(NSG)小鼠MM异种移植模型中,利用生物发光成像(BLI)等技术,全面评估了其体内疗效、安全性和持久性。为模拟BCMA耐药,研究者还通过CRISPR/Cas9技术构建了BCMA(TNFRSF17)敲除的MM细胞系。
研究结果
1. 多发性骨髓瘤患者中CD70的表达情况
通过分析MMRF CoMMpass数据集,研究者发现CD70 mRNA在多个高危疾病亚型中显著升高,包括具有t(4;14)易位、t(14;16)易位、1q21扩增(Amp1q)和17p缺失(del17p)的患者。国际分期系统(ISS)2或3期患者的CD70 mRNA水平也高于1期患者。对61名患者样本的配对分析显示,复发时的CD70表达水平显著高于初诊时。更重要的是,按CD70表达量三分位分层,高表达组患者的总体生存率显著低于低表达组。这提示,CD70过表达与MM不良预后和高危特征密切相关。
2. CD70表达的验证
利用MD Anderson癌症中心的MM患者骨髓样本进行scRNA-seq,再次确认了t(4;14)易位患者中CD70 mRNA的显著升高,并与NSD2基因高表达簇有强相关性。流式细胞术对30例MM患者骨髓样本的分析显示,CD70蛋白广泛表达于MM细胞。免疫组化(IHC)进一步在多种高危和复发MM组织样本中证实了CD70的蛋白质水平高表达,包括一例对BCMA抗体偶联药物(ADC)Belantamab Mafodotin治疗无效的患者的肱骨样本。
3. 靶向CD70的CAR NK细胞的体外抗骨髓瘤活性
研究者构建了表达CAR27/IL-15的CB-NK细胞。体外杀伤试验表明,与未转导(NT)的NK细胞相比,CAR27/IL-15 NK细胞能更有效地特异性杀伤CD70阳性的MM细胞系(如MM.1S和U266B1)。在CD70阴性的NCI-H929细胞上,CAR NK细胞与NT NK细胞的杀伤力相当,这主要归功于NK细胞固有的杀伤活性。实时成像细胞杀伤试验也证明CAR27/IL-15 NK细胞能快速、持续地清除MM细胞。
4. 靶向CD70的CAR NK细胞在MM小鼠模型中的体内活性
在NSG小鼠的MM.1S异种移植模型中,与未治疗或接受NT NK细胞、单独CAR27(不含IL-15)NK细胞、单独IL-15 NK细胞的对照组相比,单次输注CAR27/IL-15 NK细胞能显著抑制肿瘤生长,并显著延长小鼠的生存期。治疗小鼠外周血中可检测到CAR NK细胞的长期存在,且未观察到明显的体重下降等毒性迹象。
5. CAR27/IL-15 NK细胞在BCMA缺失模型中的活性
为模拟BCMA耐药,研究者构建了BCMA(TNFRSF17)敲除(KO)的MM.1S细胞系。该细胞系保留了CD70的表达。体外杀伤试验证明,CAR27/IL-15 NK细胞能有效杀伤MM.1S TNFRSF17 KO细胞。在体内,该细胞在携带MM.1S TNFRSF17 KO肿瘤的小鼠模型中,同样表现出显著的肿瘤控制和生存优势,与针对野生型MM.1S的疗效相当。这表明CD70靶向疗法在BCMA缺失的情况下依然有效,解决了BCMA耐药这一临床痛点。
6. CAR27/IL-15 NK细胞与CAR T细胞的对比
来自同一脐带血供体的CAR27/IL-15 NK细胞和CAR27/IL-15 T细胞在体外杀伤MM.1S细胞时表现出同等效力,都显著优于各自未转导的对照组。在体内,两者在小鼠模型中均能有效控制肿瘤,且疗效相近,为CAR NK细胞作为CAR T疗法的有效替代方案提供了有力支持。
研究结论与意义
本研究从临床问题出发,通过系统性的生物信息学分析和分子水平验证,首次将CD70确立为多发性骨髓瘤,特别是高危、复发及BCMA靶向治疗失败患者的一个极具前景的治疗靶点。基于此发现,研究者成功开发了靶向CD70的CAR27/IL-15 NK细胞。
临床前研究证实,CAR27/IL-15 NK细胞在体外和体内均展现出强大的特异性抗骨髓瘤活性。其疗效可媲美CAR T细胞,但具有NK细胞作为治疗平台的固有优势:无需自体细胞制备,可开发为“现货型”通用产品;不引起移植物抗宿主病(GVHD);与CAR T细胞疗法相关的严重毒性(如细胞因子释放综合征)风险更低。最值得一提的是,该疗法在BCMA敲除的MM模型中依然高效,为那些对