近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（以下简称“广州健康院”）血液谱系再生研究组在Journal for ImmunoTherapy of Cancer杂志在线发表了题为“CD33^KO-CD33-mesothelin loop CAR design avoids fratricide and improves efficacy of iNK cells against acute myeloid leukemia”的研究论文。该研究针对间皮素（MSLN）和CD33靶点双阳性的急性髓系白血病（AML）设计了环形双靶点嵌合抗原受体（CD33-MSLN Loop CAR,Loop CAR），并基于脐带血NK细胞（UCB-NK）或人多能干细胞（hPSCs）诱导的NK（iNK）细胞制备出Loop CAR-NK或Loop CAR-iNK细胞。Loop CAR-NK细胞能够有效杀伤AML细胞。研究还进一步通过在hPSCs中敲除CD33基因解决了Loop CAR-iNK细胞因靶向自身CD33抗原分子而引起的“自相残杀”问题。该研究为AML细胞治疗新策略提供理论和技术依据。

AML患者通常年龄较大，不适合进行自体免疫细胞改造治疗。开发异基因CAR-NK细胞疗法治疗AML是重要的探索方向。目前，过继输注NK细胞治疗AML的研究已广泛开展。其中，CD33 CAR-NK细胞已在复发/难治性AML治疗中展现出初步的疗效与安全性。MSLN抗原在部分AML患者中高表达，成为AML治疗的潜在靶点。为了提高CAR-NK细胞对MSLN⁺ AML的治疗效果，研究团队构建了同时靶向CD33和MSLN的“双导航”Loop CAR，然后利用逆转录病毒感染UCB-NK细胞制备出Loop CAR-NK细胞。实验证明，Loop CAR-NK细胞对CD33⁺MSLN⁺ AML细胞系和患者原代AML细胞的杀伤能力显著优于单靶点CAR-NK细胞。scRNA-seq分析显示，与单靶点CAR-NK细胞相比，被肿瘤细胞刺激后的Loop CAR-NK细胞展现出更强的激活状态和细胞毒性活性。

hPSCs来源的iNK细胞质量均一、可现货式供应，有希望成为人体组织来源NK细胞的替代来源。但UCB-NK细胞和hPSCs来源的iNK细胞均会表达CD33，这使得靶向CD33的CAR-NK细胞会互相攻击，即“自相残杀”，导致其扩增能力和活性受损。为了解决这一问题，团队利用基因编辑技术，在hPSCs中敲除CD33基因构建了CD33^KO-hPSCs，再导入Loop CAR构建了CD33^KO-Loop CAR-hPSCs，利用课题组前期开发的hPSCs再生iNK技术（Huang Dehao,et al. Cell Discovery,2022）最终诱导分化产生CD33^KO-Loop CAR-iNK细胞。实验证明，CD33^KO-Loop CAR-iNK细胞的扩增能力恢复正常，对CD33⁺MSLN⁺AML细胞的杀伤活性也进一步提升。此外，CD33^KO-Loop CAR-iNK细胞在细胞系来源的异种移植肿瘤和人源肿瘤异种移植模型中，也展现出更优越的抗肿瘤效果，并显著延长荷瘤小鼠的生存期。

广州健康院客座王金勇研究员和北京干细胞与再生医学研究院胡房晓副研究员为该论文的共同通讯作者。广州健康院博士后王瑶和博士生郑秀娟为该论文的共同第一作者。本研究的合作者还包括广东省人民医院杜欣教授和李敏明主治医师，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）竺晓凡教授、杨文钰教授和胡甜园副研究员，浙江大学第二附属医院钱文斌教授，以及同济大学医学院梁爱斌教授。本研究在国家重点研发计划，国家自然科学基金和国家卫健委四大慢病重大专项等项目支持下完成。

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图1 CD33^KO-CD33-MSLN Loop CAR-iNK细胞精准靶向治疗急性髓系白血病