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2024년 Nature:Fate induction in CD8 CAR T cells through asymmetric cell division

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작성자 PnH 조회55회 작성일 24-11-21 19:47

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CAR T의 장기간 존재는 임상 치료 효과와 밀접한 관련이 있습니다. 장기 기억 CAR T는 종양 재발을 예방하기 위해 지속적인 면역 감시를 제공합니다[1,2]. 모델 동물 연구에서는 비대칭 세포 분열(ACD)이 CD8 + T 세포 기억 형성 에 중요한 메커니즘 중 하나라는 사실이 밝혀졌습니다 [3,4]. 항원 제시 세포(APC)에 가까운 모 세포 분열에서 유래된 세포는 면역 시냅스를 물려받아 단명 효과기 T 세포(T eff )로 분화될 가능성이 더 높습니다. 그런 다음 원위 세포로 분화됩니다. 독특한 전사적, 후생적, 대사적 특성을 지닌 수명이 긴 기억 T 세포입니다[4-6]. 종양 치료를 위한 CAR T의 광범위한 전망을 고려하여 연구자들은 지난 10년 동안 CAR T의 표현형과 기억 형성에 강한 관심을 유지해 왔습니다. 그러나 장기 및 단기 CAR T 발달의 세포 메커니즘, 특히 ACD가 관련되어 있는지 여부는 아직 불분명합니다.

최근 펜실베이니아대학교 페렐만 의과대학 크리스토프 T. 엘레브레히트(Christoph T. Ellebrecht) 연구팀은 ' 비대칭 세포 분열을 통한 CD8 CAR T 세포의 운명 유도' 라는 제목의 연구 논문을 네이처 (Nature) 지에 온라인 게재했습니다 . 이 연구는 scRNA-seq, LIPSTIC, 유동 세포 계측법 및 대사 분석을 사용하여 비대칭 분할이 CAR T 세포의 다른 운명 결정으로 이어진다는 사실을 밝혀 CAR T 분화를 더 깊이 이해하고 치료를 개선하기 위한 새로운 관점을 제공합니다.

연구팀은 먼저 APC에 의해 자극된 CAR T 모세포의 첫 번째 분열 후 원위 및 근위 자손 세포를 추적하기 위해 LIPSTIC(소르 태깅 세포간 접촉) 라벨링 기술을 통한 소타제 라벨링 면역 파트너십을 사용했습니다. 유세포 분석 결과 자손 세포에는 LIPSTIC + (표적 세포 근위 자손) 및 LIPSTIC - (표적 세포 원위 자손) 세포의 동일한 집단이 있음이 밝혀졌으며 이는 CAR T의 첫 번째 분열 동안 ACD 행동이 존재함을 나타냅니다. 특성 분석에 따르면 LIPSTIC- 세포 집단과 비교하여 LIPSTIC + 세포는 크기가 더 크고, CD25를 더 많이 발현하며, 증식 능력이 더 강한 것으로 나타났습니다. 동시에 대사 분석에 따르면 LIPSTIC+ 세포는 해당 대사에 의존하는 반면 LIPSTIC- 세포 집단은 주로 미토콘드리아 산화적 인산화에 의존하는 것으로 나타났습니다. 그 후, 저자들은 CD4 및 CD8 기원의 CAR T 세포뿐만 아니라 naive(naive, CD62L + CD45RO - ), 효과기(CD62L - ) 유래 CAR T 세포뿐만 아니라 이후의 자손 CAR T 세포에서도 유사한 ACD를 발견했습니다. 첫 번째 분열 및 후속 표적 세포 노출 현상. 요약하면, 이러한 데이터는 CAR T가 활성화 후 비대칭 분할 모드를 채택하는 반면 LIPSTIC +는 APC의 근위 자손을 나타내고 LIPSTIC - 는 APC의 원위 자손 세포 집단을 나타내고 ACD는 표적에 노출될 때 자손에 여전히 존재한다는 것을 나타냅니다. 다시 세포.

그 후, 저자들은 분류된 근위 자손 LIPSTIC + 및 원위 자손 LIPSTIC - CAR T 세포를 NOD-scid-gamma(NSG) 마우스에 입양하고 Nalm6 백혈병 세포를 재주입한 후 30일 후에 마우스가 원위 자손 세포를 받는 것을 발견했습니다. 쥐의 말초 혈액에는 더 많은 T 세포가 있었고 백혈병 진행을 효과적으로 제어했습니다. 이는 원위 자손 세포가 체내에서 더 오래 지속되고 더 나은 종양 제어를 제공한다는 것을 나타냅니다. 동시에 저자들은 시험관 내에서 처음으로 분열한 자손 세포의 살상 독성을 테스트했습니다. 그 결과, 분열 후 1일째에는 원위 딸세포와 근위 딸세포의 살상능력이 비슷한 것으로 나타났으나, 배양 4일째 이후에는 원위 딸세포의 살상능력이 근위 딸세포의 살상능력보다 낮아 표적세포가 존재함을 알 수 있다. 활성화는 빠르게 유도됩니다. 근위 및 원위 자손 세포의 살상 능력은 원위 자손 세포가 활성화 및 대사가 낮음에도 불구하고 더 긴 수명을 갖습니다.

다음으로, 저자들은 단일 세포 프로테옴, 전사체 및 TCR 서열 분석을 위해 휴면 세포, 활성화 후 사전 분할된 세포, 활성화 후 첫 번째 분열로부터 자손 CAR T 세포를 분리했습니다. 첫째, 막 표면 시퀀싱 데이터를 기반으로 한 UMAP 분석에서는 휴면 CAR T와 활성화된 CAR T가 크게 분리되어 있는 것으로 나타났습니다. 이는 활성화가 CAR T 막 표면의 단백질 프로필에 변화를 유도하는 동안 자손 세포가 휴면 세포와 활성화된 세포 사이에 위치함을 나타냅니다. 원위 및 근위 자손 세포도 분리되어 활성화된 세포 ACD가 자손 세포막 표면 단백질 프로파일에 차이가 있음을 나타냅니다. 구체적으로, 근위 딸세포는 활성화되고 분열하지 않는 모세포의 막 단백질 발현 패턴을 물려받는 반면, 원위 딸세포는 정지 세포와 더 유사합니다. 전사체 분석에 따르면 원위 및 근위 딸 세포에는 뚜렷한 전사체 프로파일이 있는 것으로 나타났습니다. 구체적으로, 초기 T 세포 유사 근위 자손 세포와 비교하여, 원위 자손 세포는 LEF1, TCF7, CCR7, IL7R 및 KLF2를 고도로 발현하는 반면, 근위 자손 세포는 MYC 및 MTORC1 표적 유전자를 고도로 발현하여 일관되게 해당작용에 의존합니다. 대사. 그렇다면 전사체가 다른 원인은 무엇입니까? ACD로 인한 기존 RNA의 고르지 않은 분포입니까, 아니면 ACD 이후 운명 관련 유전자 전사의 상향 및 하향 조절입니까? RNA 속도 분석은 두 조건이 동시에 ACD 후 전사체 차이를 유발한다는 것을 확인했습니다.

마지막으로 저자는 pySCENIC을 사용하여 전사 인자 관련 유전자 네트워크 또는 서로 다른 세포 간의 레귤론을 분석했습니다. 결과는 근위 자손 세포에서 상향조절된 조절인자가 TP73, E2F2/7/8, MYBL1 및 YBX1을 포함한 세포사멸, 증식 및 효과기 세포 분화와 관련이 있는 반면, 원위 자손 세포에서 상향조절된 조절인자는 자가 재생 및 IRF1, STAT1, KDM5B, REST, FLI1, MXD4 및 IKZF1을 포함한 증식 방지. IKZF1이 T 세포 증식, 효과기 분화 및 활성화를 제한하는 역할을 하고 ACD와 관련이 없다는 점을 고려하여 저자는 다음으로 원위 자손 세포의 운명에 대한 IKZF1의 영향을 추가로 연구했습니다. IKZF1의 CRISPR-Cas9 매개 녹다운 후, 원위 자손 세포는 CD45RA 발현 감소 및 효과기 분화 증가를 포함하여 근위 자손 세포와 유사한 표현형을 나타냈습니다. 생체 내 실험에서는 또한 대조군과 비교하여 IKZF1이 결핍된 원위 자손 세포가 NSG 마우스에 입양 도입된 지 30일 후에 말초 T 세포 수가 감소하고 Nalm6 종양 제어가 약화되는 것으로 나타났습니다. 종합하면, 이러한 데이터는 CAR T ACD가 자손 세포의 전사체 프로그램의 차이를 중재하고 자손 세포에 다른 운명 선택을 부여한다는 것을 나타냅니다. 세포의 특성.

요약하면, 이 연구에서는 LIPSTIC, proteome-transcriptome-TCR scRNA-seq 및 기타 방법을 사용하여 비대칭 분열로 인해 발생하는 CAR T 세포 자손의 막 프로테옴, 전사체 및 대사체의 차이를 밝히고 나아가 세포 운명의 자손 분화 선택을 촉진합니다. CAR T 및 기타 T 세포 기반 면역요법을 최적화하기 위한 운영 프레임워크를 제공합니다.

1. Shannon L, Maude., Noelle, Frey., Pamela A, Shaw., Richard, Aplenc., David M, Barrett., Nancy J, Bunin., Anne, Chew., et al.(2014). Chimeric antigen receptor T cells for sustained remissions in leukemia. N Engl J Med, 371(16), 0. doi:10.1056/NEJMoa1407222

2. David L, Porter., Wei-Ting, Hwang., Noelle V, Frey., Simon F, Lacey., Pamela A, Shaw., Alison W, Loren., et al.(2015). Chimeric antigen receptor T cells persist and induce sustained remissions in relapsed refractory chronic lymphocytic leukemia. Sci Transl Med, 7(303), 0. doi:10.1126/scitranslmed.aac5415

3. John T, Chang., Vikram R, Palanivel., Ichiko, Kinjyo., Felix, Schambach., Andrew M, Intlekofer., Arnob, Banerjee., et al.(2007). Asymmetric T lymphocyte division in the initiation of adaptive immune responses. Science, 315(5819), 0. doi:10.1126/science.1139393

4. Katherine C, Verbist., Cliff S, Guy., Sandra, Milasta., Swantje, Liedmann., Marcin M, Kamiński., Ruoning, Wang., Douglas R, Green.(2016). Metabolic maintenance of cell asymmetry following division in activated T lymphocytes. Nature, 532(7599), 0. doi:10.1038/nature17442

5. Boyko, Kakaradov., Janilyn, Arsenio., Christella E, Widjaja., Zhaoren, He., Stefan, Aigner., Patrick J, Metz., Bingfei, Yu., Ellen J, Wehrens., Justine, Lopez., Stephanie H, Kim., Elina I, Zuniga., Ananda W, Goldrath., John T, Chang., Gene W, Yeo.(2017). Early transcriptional and epigenetic regulation of CD8(+) T cell differentiation revealed by single-cell RNA sequencing. Nat Immunol, 18(4), 0. doi:10.1038/ni.3688

6. Ao, Guo., Hongling, Huang., Zhexin, Zhu., Mark J, Chen., Hao, Shi., Sujing, Yuan., Piyush, Sharma., Jon P, et al.(2022). cBAF complex components and MYC cooperate early in CD8(+) T cell fate. Nature, 607(7917), 0. doi:10.1038/s41586-022-04849-0

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