CAR-T细胞治疗在系统性红斑狼疮中介导B细胞的选择性清除并抑制干扰素特征
2024-08-23 09:08:20
系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)传统靶向治疗方法，比如利用抗体清除B细胞或阻断干扰素(interferon, IFN)信号传导的方式，在临床上效果不一。近年来，CAR T细胞在治疗自身免疫性疾病中显示出独特的优越性。2024年5月，在《JCI insight》杂志发布的一篇题为 “Selective CAR-T cell mediated B cell depletion suppresses interferon signature in SLE” 的文章里，研究人员结合单细胞RNA测序(scRNAseq)和T/B细胞受体谱分析，对给予CD19 CAR T细胞疗法的SLE患者体内免疫应答细胞和分子变化进行了详细表征，旨在通过解析其机制来发现新的治疗靶点和策略。
系统性红斑狼疮(SLE)是一种典型的自身免疫性疾病，其特征为慢性炎症及随之而来的多器官渐进性炎症相关组织损伤，包括肾脏、关节和皮肤等。SLE患者体内存在针对普遍存在的核抗原(例如双链DNA和组蛋白)的自身抗体，这使全身免疫耐受被破坏。B细胞在SLE的发病机制中发挥着核心作用，它们不仅是产生自身抗体的浆母细胞和浆细胞的前体，而且以自反应性记忆B细胞的形式构成了致病性免疫记忆的基础。SLE另一个显著特点是患者体内存在增强的I型IFN特征，表现为外周血单个核细胞(PBMCs)中多种IFN诱导基因的表达增加，这表明IFN在SLE的发展中起着关键作用。与此一致，一些导致I型IFN生成增多的遗传疾病，或是使用重组I型IFN治疗本身，都可能引发类似SLE的病理表现。因此，I型IFN受体阻断疗法可有效治疗部分SLE患者。这些发现引发了人们思考关于I型IFN的细胞来源、作用靶点以及最终促进IFN生成和B细胞活化的触发因素和一系列因果事件的重要问题。之前B细胞清除疗法治疗SLE患者的临床试验结果不一，其部分原因是针对B细胞的CD20抗体对组织内B细胞的清除效率不高。CD19 CAR T细胞作为一种新兴的治疗手段，在B细胞淋巴瘤和B细胞白血病的治疗中展现出优于抗体介导的B细胞清除的疗效，也能在SLE患者及B细胞介导的其他类型自身免疫病患者中实现B细胞的深度清除，这种方法甚至帮助这些患者实现了长期且无需药物维持的缓解状态。因此，研究CD19 CAR T细胞介导的B细胞消除在SLE患者中的分子及细胞效应，有助于更好地理解B细胞在SLE发病机制中的作用，以此作为反向转化研究的一部分。该文中，7例SLE患者接受了CD19 CAR T细胞治疗。研究人员对他们治疗前后(pre&post)的PBMCs进行了scRNAseq分析。此分析在B细胞经初始清除后，新生(de-novo)B细胞重新出现(had repopulated)在外周血的阶段进行。通过监测患者外周血中B细胞的数量，研究人员观察到个体患者在接受CD19 CAR T细胞治疗后的9至28周内，B细胞出现了重置(repopulation)。除了初期B细胞的清除，当新生B细胞重新在外周血出现时，CD19 CAR T细胞疗法并没有引起T细胞和单核细胞基本组成的重大变化(图1B)。为了理解由一剂CD19 CAR-T细胞清除B细胞引起的持续分子后果，研究人员对总PBMCs的基因表达变化进行了通路富集(pathway enrichment)分析。IFN信号总体上显著降低，尤其是I型IFN(α/β)信号；一大组IFN诱导基因(如IRF7或ISG15)的表达显著减少，这些基因在CD19 CAR T细胞治疗前主要在SLE患者的单核细胞和T细胞亚群中表达(图1F和图1G)。图1：SLE患者中PBMCs的scRNAseq分析
接着，研究人员对SLE患者外周血中单个T细胞亚群的分子特征进行了更细致的分析，结果显示，在CD19 CAR T细胞疗法后，CD4+和CD8+ T细胞以及调节性T细胞的比例并未发生重大变化(图2B)。通过对T细胞数据集中的差异基因表达变化和通路富集分析，研究人员再一次确定了IFN信号通路作为首要调控通路，且在不同T细胞亚群中，多种IFN诱导基因在CD19 CAR T细胞疗法后出现了下调(图2F)。T细胞受体(TCR)库分析结果显示，CD19 CAR-T细胞疗法并未影响TCR库，治疗前后TCR-β链的表达保持分布稳定(图2G)。此外，研究人员利用CDR3序列估算出的TCRα和TCRβ链的生成概率在CD19 CAR T细胞疗法前后并无差异(图2G)，这说明T细胞库经过这种治疗后保持不变。在B细胞重建后获得的数据集中，研究人员未能检测到CAR T细胞。图2：CD19 CAR T细胞介导的T细胞特征及TCR库变化
最后，研究人员分析了B细胞重建后B细胞基因表达谱和B细胞库的变化。这种方法揭示了记忆B细胞显著减少，同时过渡及过渡/不成熟B细胞出现扩增(图3B)。与B细胞重建后处于早期或中期发育阶段一致，CAR T细胞治疗前后，诸如PLD4等基因在B细胞群体中的表达增强。通路富集分析相应地表明，B细胞在CD19 CAR T细胞治疗后重置的过程中通路发生变化，主要与B细胞受体(BCR)和FcγR信号相关(图3E和图3F)。
图3：CD19 CAR-T细胞介导的B细胞特征变化
与B细胞亚群转变及记忆B细胞减少相一致，表达IgG和IgA的B细胞几乎消失，而表达IgM和IgD的B细胞克隆则出现扩增(图4A)。在CD19 CAR T细胞疗法后重置的B细胞还显示出当前表达的免疫球蛋白链生成概率增加，与未成熟和未经经验的免疫球蛋白库一致，与B细胞记忆库的重置相吻合(图4A)。此外，研究人员还识别出几种扩增的IgG和IgA表达克隆，这些克隆在CD19 CAR T细胞治疗后消失了；而治疗后扩增的克隆则仅表达IgM或IgD(图4B)。
之前研究显示，接受CD19 CAR T细胞治疗的SLE患者会经历深度的临床和血清学反应，进入无药物维持的缓解期时尽管B细胞已经重置，但患者临床疾病活动指标正常化，自身抗体减少或消失，提示这些SLE患者自身免疫力发生了深刻重置。该文的研究方法使研究人员能够研究CD19 CAR-T细胞清除B细胞对SLE患者免疫状态的全局影响，并进而理解B细胞(自)反应性在SLE免疫病理机制中的确切作用。该文研究数据表明，基于CD19 CAR T细胞的疗法可在不影响其他免疫细胞亚群组成或T细胞反应本质的情况下，选择性地重置B细胞库。单核细胞、树突状细胞、T细胞亚群的整体组成以及TCR库大体上保持不变，而B细胞亚群的分布、B细胞受体库以及依赖于B细胞的免疫记忆发生了深远的变化。尽管研究人员不能从试验设计上排除CAR T细胞疗法之前的淋巴细胞清除(使用氟达拉滨和环磷酰胺)作用，然而，选择性B细胞重置反应提示，治疗效果主要与CD19 CAR T细胞的作用相关联。重要的是，该研究显示，CD19 CAR T细胞疗法在清除IgG+和IgA+记忆B细胞方面高度有效，这些记忆B细胞即使在其他B细胞亚群随CD19 CAR T细胞治疗后重新出现的情况下，也未重新出现在外周血中。而在CD20抗体介导的B细胞清除治疗后，记忆B细胞持续存在或重新出现，这与治疗失效和疾病复发相关。这一发现可解释CAR T细胞疗法的临床效果。未来，直接评估不同B细胞清除策略(如CD19 CAR T细胞与抗CD20抗体)后重置B细胞的分子特征差异将至关重要。研究结果同时揭示了单核细胞和T细胞亚群转录特征的后续变化，表现为I型IFN信号显著减少。这些发现明确指出了SLE中异常的B细胞反应(直接或间接)触发了SLE患者PBMCs中增强型IFN信号，表明I型IFN信号增强是自身反应性B细胞活化增强的结果而非原因。值得注意的是，研究人员没有观察到SLE患者B细胞中I型IFNs表达的变化，也没有发现B细胞或其他PBMC亚群在CD19 CAR T细胞疗法前后IFN表达的差异，这提示，尽管B细胞是PBMCs中IFN信号的(直接或间接)触发因素，它们本身并不是I型IFNs的直接来源。一个可能的解释是，B细胞衍生的自身抗体和/或包含自身抗体的免疫复合物触发了组织驻留免疫细胞中的IFN表达，继而引发了SLE患者PBMCs中观察到的IFN反应。在SLE中产生I型IFNs的候选细胞包括不同的树突状细胞亚群，如浆细胞样树突状细胞，以及组织巨噬细胞。综上所述，该研究为结合和设计不同协同预防和治疗策略提供了理论依据，例如阻断IFN信号和B细胞清除，以便分别实现炎症的有效和快速抑制以及自身免疫系统的重置。
参考文献：
Wilhelm A, Chambers D, Müller F, Bozec A, Grieshaber-Bouyer R, Winkler T, Mougiakakos D, Mackensen A, Schett G, Krönke G. Selective CAR-T cell mediated B cell depletion suppresses interferon signature in SLE. JCI Insight. 2024 May 9:e179433. doi: 10.1172/jci.insight.179433. Epub ahead of print. PMID: 38722688.
