心臟發(fā)生損傷時(shí)，成纖維細(xì)胞就會(huì)活化，分泌基質(zhì)和膠原蛋白分泌合成減少，從而導(dǎo)致心肌僵硬脆弱，最終形成心臟纖維化。心臟纖維化程度，是心血管疾病嚴(yán)重與否的重要指標(biāo)之一【1,2】。但是，時(shí)至今日，仍沒有有效的針對(duì)心臟纖維化的治療手段問世【3】。
近些年來，通過改造T細(xì)胞受體的CAR T細(xì)胞療法在惡性腫瘤治療方面取得了顯著的成果【4,5】，這些改造后的T細(xì)胞可以有效的殺傷腫瘤細(xì)胞，并且，美國(guó)食品和藥物管理局已經(jīng)批準(zhǔn)其作為某些白血病和淋巴瘤的治療手段應(yīng)用于臨床【6,7】。但是，這些改造過的T細(xì)胞，是否可以靶向非腫瘤細(xì)胞，治愈其它類型的疾病呢？
2019年9月12日，來自賓夕法尼亞大學(xué)的Jonathan A Epstein團(tuán)隊(duì)在Nature雜志上發(fā)表題為Targeting cardiac fibrosiswith engineered T cells的文章，利用小鼠心臟疾病模型，確定了通過基因改造的T細(xì)胞，可以有效的靶向活化的心臟成纖維細(xì)胞。
首先，作者采用心臟活化狀態(tài)的成纖維細(xì)胞（以Postn蛋白為標(biāo)志）表面連有異體抗原OVA（ovalbumin peptide）的小鼠，并通過持續(xù)4周給小鼠滴注血管緊張素／福林復(fù)合藥物（angiotensin II／phenylephrine，簡(jiǎn)稱AngII／PE）誘導(dǎo)心臟纖維化疾病模型。與此同時(shí)，作者在CD8+T細(xì)胞表面表達(dá)了特異針對(duì)OVA的受體（CD8+OT-I T cell），并在給藥1周后，將這些T細(xì)胞轉(zhuǎn)輸至小鼠體內(nèi)。給藥4周后（轉(zhuǎn)輸細(xì)胞3周后），作者發(fā)現(xiàn)，對(duì)照小鼠心臟產(chǎn)生了明顯的纖維化，而轉(zhuǎn)輸T細(xì)胞的小鼠心臟纖維化程度要輕的多。這些結(jié)果表示，利用改造的T細(xì)胞靶向活化的成纖維細(xì)胞，從而減緩心臟纖維化水平，這在技術(shù)上完全可行。
接下來，作者力圖發(fā)現(xiàn)和定義新的表達(dá)于活化的成纖維細(xì)胞，而不表達(dá)在靜息狀態(tài)的成纖維細(xì)胞，或者是其它體細(xì)胞的心臟纖維化標(biāo)志分子。作者采集了進(jìn)行心臟移植手術(shù)（包括供體和受體）的238位志愿者左心室組織樣本。通過RNA測(cè)序技術(shù)，作者發(fā)現(xiàn)了一系列心臟病人中成纖維細(xì)胞中特異性高表達(dá)的分子，其中，成纖維細(xì)胞活化蛋白（fibroblast activation protein，簡(jiǎn)稱FAP）的表達(dá)量增長(zhǎng)最為劇烈。根據(jù)之前的報(bào)道，F(xiàn)AP是一種表達(dá)于胚胎發(fā)育時(shí)期，或者是纖維組織和腫瘤病灶處的位于細(xì)胞表面的糖蛋白，但是，其表達(dá)量一般處于極低水平【8，9】。作者發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP高表達(dá)于心臟病人左心室的成纖維細(xì)胞中，并不表達(dá)于心肌細(xì)胞之中，并且在健康人群的心臟中也基本上不表達(dá)。所以說，F(xiàn)AP是天然優(yōu)良的靶向活化的成纖維細(xì)胞，也就是心臟纖維化病變的靶標(biāo)分子。
最后，作者驗(yàn)證以FAP為靶標(biāo)的CAR-T細(xì)胞療法是否可以有效治愈和緩解心臟纖維化。作者仍然采用AngII／PE所誘導(dǎo)的小鼠心臟病模型，并且，在給藥一周和兩周時(shí)，轉(zhuǎn)輸入改造好的FAP-CAR-T細(xì)胞。作者發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)輸1天后，即可發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞進(jìn)入心臟，與心臟活化的成纖維細(xì)胞共定位。給藥4周后，與對(duì)照組相比，轉(zhuǎn)輸細(xì)胞組的心臟成纖維化明顯減輕，并且，其心臟功能也有所恢復(fù)。
與此同時(shí)，作者還檢測(cè)了此FAP-CAR-T療法是否具有一定程度的副作用。作者發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP-CAR-T細(xì)胞基本上不會(huì)靶向機(jī)體其它正常細(xì)胞，也不會(huì)引起炎性因子，比如IL-1和IL-6水平的升高。通過對(duì)心臟組織進(jìn)行RNA測(cè)序，發(fā)現(xiàn)炎癥相關(guān)的基因標(biāo)志變化不大，表示很可能只有極輕微的免疫和炎癥反應(yīng)。最后，通過組織學(xué)染色分析，發(fā)現(xiàn)心臟并沒有免疫細(xì)胞的募集和浸潤(rùn)。以上這些結(jié)果都說明，F(xiàn)AP-CAR-T細(xì)胞療法治療目前并沒有發(fā)現(xiàn)值得注意的毒副作用。
這是一份具有劃時(shí)代意義的工作，作者創(chuàng)造性地將腫瘤治療領(lǐng)域的CAR-T細(xì)胞療法應(yīng)用于心臟病的治療緩解之中，定義了心臟纖維化的標(biāo)志分子，特異高表達(dá)于活化成纖維細(xì)胞的FAP，并構(gòu)建了以此為靶點(diǎn)的FAP-CAR-T細(xì)胞。將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)輸回心臟病小鼠中，取得了良好的治療效果，且毒副作用較小。
這份工作一經(jīng)問世就得到了廣泛的關(guān)注。賓夕法尼亞大學(xué)第一時(shí)間報(bào)道了這項(xiàng)工作。本文的通訊作者Epstein博士認(rèn)為，雖然將這份工作應(yīng)用于臨床仍然有很長(zhǎng)的路要走，但其確是細(xì)胞療法治療和緩解心臟病最為關(guān)鍵的一步。
原文鏈接https://doi.org/10.1038/s41586-019-1546-z
參考內(nèi)容： 1. Travers, J. G., Kamal, F.A., Robbins, J., Yutzey, K. E. & Blaxall, B. C. Cardiacfibrosis: thefibroblast awakens. Circ. Res. 118, 1021–1040 (2016). 2. Kong, P., Christia, P.& Frangogiannis, N. G. The pathogenesis of cardiac fibrosis. Cell. Mol. Life Sci. 71, 549–574 (2014). 3. Fan, Z. & Guan, J.Antifibrotic therapies to control cardiac fibrosis. Biomater. Res. 20, 13 (2016). 4. Schmitt, T. M., Ragnarsson,G. B. & Greenberg, P. D. T cell receptor gene therapy for cancer. Hum. Gene Ther. 20, 1240–1248 (2009). 5. June, C. H., O’Connor, R. S., Kawalekar,O. U., Ghassemi, S. & Milone, M. C. CAR T cell immunotherapy forhuman cancer. Science 359, 1361–1365 (2018). 6. Mullard, A. FDA approvesfirst CAR T therapy. Nat. Rev. Drug Discov. 16, 669 (2017). 2. Kong, P., Christia, P.& Frangogiannis, N. G. The pathogenesis of cardiac fibrosis. Cell. Mol. Life Sci. 71, 549–574 (2014). 7. Ghobadi, A. Chimericantigen receptor T cell therapy for non-Hodgkinlymphoma. Curr. Res. Transl. Med. 66, 43–49 (2018). 8. Rettig, W. J. et al.Cell-surface glycoproteins of human sarcomas: differential expression in normaland malignant tissues and cultured cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA 85, 3110–3114 (1988). 9. Niedermeyer, J. et al. Mousefibroblast activation protein: molecular cloning, alternative splicing andexpression in the reactive stroma of epithelial cancers. Int. J. Cancer 71, 383–389 (1997).
