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CAR-T生产工艺优化评估
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CAR-T生产工艺优化评估

CAR-T疗法是高度个性化的,细胞治疗产品的质量在批次和患者之间存在显著差异。在开发过程中,最重大的挑战之一是表征制备CAR-T产品的质量和效力。华盈生物利用IsoPlexis单细胞功能蛋白组学技术,可通过评价单个CAR-T细胞的多功能性,对CAR-T细胞质量进行评估....
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      CAR-T/CAR-NK疗法正在改变肿瘤治疗的前景,但其生产本身也面临一系列挑战。与大多数药物不同,由于CAR-T疗法使用患者自己的T细胞,是高度个性化的,细胞治疗产品的质量在批次和患者之间存在显著差异。在开发过程中,最重大的挑战之一是表征制备CAR-T产品的质量和效力。华盈生物利用IsoPlexis单细胞功能蛋白组学技术,可通过评价单个CAR-T细胞的多功能性,根据其功能定义细胞的质量,有效帮助研究者很好的迎接CAR-T生产工艺的评估和改进的挑战。

 
 
 

   

   

|   精确的功能质量分析在CAR-T制备中的重要性

       在评价CAR-T产品评价过程中,细胞数量和活力的增加并不总是与细胞功能的增强跟最终治疗效果正相关。而Isoplexis单细胞功能蛋白组分析获得的细胞多功能指数 (Polyfunctional Strength Index PSI) 同时结合了数量和活力的维度。PSI同时涵盖了细胞因子分泌的广度(多功能,即分泌两个或更多细胞因子的单个CAR-T细胞)和细胞因子分泌的强度(分泌量)。PSI可以作为独特的标尺在治疗应用之前评估细胞产品的效力。

|   技术路线

    IsoPlexis系统可检测每个单个细胞分泌的特定细胞因子,并识别多功能细胞和细胞亚群(分泌两个或更多细胞因子),这些亚群在多种研究和疾病治疗相关。IsoPlexis平台还可以在表型相同的样本中检测到细胞功能异质性,而这些细胞及其异质性带来的特质会被流式技术或群组检测的技术忽略。IsoPLexis单细胞蛋白质组学分析系统可以对不同亚群的CAR-T细胞(CD4+/CD8+)进行功能的深度分析,多项研究数据显示CAR-T细胞的多功能性指数(PSI)与患者临床结果关联,未来可成为细胞治疗产品的疗效预判与监控(图1)。

图1 单细胞多功能性指数成为评估CAR-T细胞质量的重要指标

       研究人员使用Miltenyi自动化系统进行上游的靶向CD19/CD22双特异性CAR-T制备,接着使用IsoPLexis单细胞蛋白质组学分析系统进行下游的细胞功能质量评估(图2)。

图2  IsoLight单细胞蛋白质组分析系统成为CAR-T细胞生产工艺中的关键一环

       研究人员采用了两种生产制备方法,对比了不同的方法制备的CAR-T细胞的差异。第一种方法(M1)在第5天以洗涤步骤终止转染,而第二种方法(M2)在第3天终止转染。复苏的CAR-T细胞用抗CD4或抗CD8磁珠分选,并与表达CD19或CD22抗原的靶细胞共培养。去除靶细胞后,将CAR-T细胞悬液载入IsoCode单细胞蛋白质组芯片,捕获单细胞的细胞因子信号,数据使用IsoSpeak软件进行分析(图 3)。

              图3  Isoplexis分析CAR-T细胞的基本流程

       结果表明,无论是靶向CD19还是CD22的CD4+或者CD8+的CAR-T细胞产品,使用M2方法制备得到的细胞,细胞多功能指数更高(图4)。即使用M2制备的CAR-T产品表现出更高的多功能性,也表现在效应性因子和刺激性细胞因子的增加。这一单细胞多功能数据清楚地表明,与之前使用的M1相比,M2显著改善了双特异性CD19/CD22 CAR-T细胞产品的功能。

 图4  单细胞多功能性用于评估不同制备方法得到的CAR-T细胞产品

 技术优势

       考虑到细胞治疗产品生成跟品质,细胞治疗行业从细胞处理工作流程,细胞分离、细胞培养到最终细胞产物的配方都需要更多自动化的流程。IsoPlexis的IsoLight单细胞因子检测系统采用全自动检测的工作方式和端到端(End-to-end)工作流程,包含细胞培养,捕获因子信号,多重因子检测,影像数据读取及导出。简单直观的IsoSpeak多维生信分析软件,无需特别培训生信分析人员来进行数据分析。大幅提高工程细胞产品开发和流程的优化。

|   经典案例 (点击可观看视频)

      早在2018年一篇Blood杂志文章中研究了治疗非霍奇金淋巴瘤(NHL)靶向CD19 CAR-T细胞,检测了在输注前CAR-T细胞的多功能性及PSI指数,并发现与临床结果有正相关性。研究表明,这些患者输注前CAR-T的多功能性与患者接受治疗后的客观反应(OR)和细胞因子释放综合征(CRS)具有统计学正相关性,通过单细胞体外实验能够预测临床治疗结果及不良反应。PSI可以有效区分对治疗有应答者和无应答者(图5)。

 图5  CAR-T细胞PSI与患者预后具有显著相关性

       2020年Gastroenterology杂志发表一项CAR-T改良方法靶向实体瘤的研究。研究对比分析了靶向肝细胞癌高表达 的GPC3两个不同抗原表位的CAR-T功效。研究者首先体外实验发现了靶向hYP7的CAR-T细胞比靶向HN3的CAR-T细胞具有更强的肿瘤杀伤能力。为了佐证这一结果,研究者采用了Isoplexis单细胞功能蛋白组分析两种CAR-T细胞,结果发现了hYP7-CAR-T细胞具有更高的多功能性指数(PSI)。Isoplexis分析结果和体外效能相一致,为下一步的体内实验提供了重要的质控评估依据。最终的体内实验也证实了hYP7-CAR-T细胞具有更强的抑制和消除肿瘤细胞的能力(图6)。

 图6  单细胞功能蛋白组作为CAR-T细胞功效的质量评估指标

|   相关文献

[1]. Spiegel JY, Patel S, Muffly L, Hossain NM, Oak J, Baird JH et al. CAR T cells with dual targeting of CD19 and CD22 in adult patients with recurrent or refractory B cell malignancies: a phase 1 trial. Nat Med. 2021;27(8):1419-1431.
[2]. McKenna MK, Englisch A, Brenner B, Smith T, Hoyos V, Suzuki M et al. Mesenchymal stromal cell delivery of oncolytic immunotherapy improves CAR-T cell antitumor activity. Mol Ther. 2021;29(5):1808-1820.
[3]. Fousek K, Watanabe J, Joseph SK, George A, An X, Byrd TT et al. CAR T-cells that target acute B-lineage leukemia irrespective of CD19 expression. Leukemia. 2021;35(1):75-89.
[4]. Thomas A, Sumughan S, Dellacecca ER, Shivde RS, Lancki N, Mukhatayev Z et al. Benign tumors in TSC are amenable to treatment by GD3 CAR T cells in mice. JCI Insight. 2021;6(22):e152014.
[5]. Roselli E, Boucher JC, Li G, Kotani H, Spitler K, Reid K et al.  4-1BB and optimized CD28 co-stimulation enhances function of human monospecific­and­bispecific­third generation­CAR­T­cells. J Immunother Cancer. 2021;9(10):e003354.
[6]. Li D, Li N, Zhang YF, Fu H, Feng M, Schneider D et al. Persistent Polyfunctional Chimeric Antigen Receptor T Cells That Target Glypican 3 Eliminate Orthotopic Hepatocellular Carcinomas in Mice. Gastroenterology. 2020;158(8):2250-2265.e20.
[7]. Schmidts A, Ormhøj M, Choi BD, Taylor AO, Bouffard AA, Scarfò I et al. Rational design of a trimeric APRIL-based CAR-binding domain enables efficient targeting of multiple myeloma. Blood Adv. 2019;3(21):3248-3260.
[18. Rossi J, Paczkowski P, Shen YW, Morse K, Flynn B, Kaiser A et al. Preinfusion polyfunctional anti-CD19 chimeric antigen receptor T cells are associated with clinical outcomes in NHL. Blood. 2018;132(8):804-814.

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发布时间:2021-08-11 17:21:10

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