自2017年FDA首次批準(zhǔn)以來，被稱為CAR-T療法的嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞已經(jīng)改變了被診斷為血液惡性腫瘤患者的治療格局。細(xì)胞治療產(chǎn)品分為自體細(xì)胞和異體細(xì)胞兩類。自體細(xì)胞是直接從病人自身的細(xì)胞中提取的。雖然自體CAR-T細(xì)胞減少了免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)，但它需要一個(gè)苛刻和漫長的制造過程。除此之外，它也極度依賴病人T細(xì)胞的功能適配性，而這種功能適配性往往因疾病或以前的治療方法而降低。為此，凱特（吉利德科學(xué)旗下公司）1、CAR-T 之父Carl June以及耶魯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的樊榮教授團(tuán)隊(duì)2各自利用PhenomeX單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在細(xì)胞治療前，監(jiān)測(cè)細(xì)胞多功能強(qiáng)度3來預(yù)測(cè)細(xì)胞治療療效和不良反應(yīng)如細(xì)胞因子風(fēng)暴4，并證明它是評(píng)估CAR-T產(chǎn)品功能的有力工具。
盡管如此，研究人員仍在努力完善這些療法，以減少不良反應(yīng)和提高療效。這包括利用異體免疫細(xì)胞制成“現(xiàn)成的”CAR-T產(chǎn)品為潛在的一種替代方案。現(xiàn)成異體CAR-T從健康捐贈(zèng)者的細(xì)胞開始，不但可以減輕病人的負(fù)擔(dān)，減少治療延誤，也可以被進(jìn)行多種修改和CAR組合，以針對(duì)多種腫瘤抗原，避免腫瘤逃逸。雖然有希望，但這種方法確實(shí)困難重重，包括較高的排斥風(fēng)險(xiǎn)和缺乏經(jīng)批準(zhǔn)的治療方法。為了優(yōu)化CAR-T產(chǎn)品并降低排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)家研究了幾種不同的方法。傳統(tǒng)的基因組編輯技術(shù)使用誘導(dǎo)雙鏈斷裂（DSB）的核酸酶，可能產(chǎn)生潛在的難以預(yù)測(cè)的編輯效果，而且可能存在脫靶效應(yīng)。較新的基因組編輯技術(shù)利用了胞嘧啶堿基編輯器（CBE），它可以產(chǎn)生點(diǎn)突變并抑制堿基切除修復(fù)，從而使基因組編輯更加精確。雖然這種技術(shù)很有前景，但CBE在細(xì)胞治療領(lǐng)域的使用仍然是全新的，在用于細(xì)胞治療之前必須經(jīng)過臨床驗(yàn)證。此時(shí)，研究人員可以利用已被證明是評(píng)估CAR-T產(chǎn)品功能的有力工具——單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)來評(píng)估細(xì)胞療法中CBE的效果。
在最近發(fā)表在《Blood》上的一項(xiàng)研究5中，研究人員測(cè)試了CBE創(chuàng)建用于治療復(fù)發(fā)/難治性T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病（r/r T-ALL）的異體CAR-T產(chǎn)品的效用。這種類型的白血病很難治療，因?yàn)樗鼘?duì)化療反應(yīng)不佳，而自體CAR-T產(chǎn)品可能已經(jīng)受到癌細(xì)胞的影響。在這項(xiàng)研究中，研究人員利用CBE開發(fā)了一種首例針對(duì)CD7（一種與T-ALL相關(guān)的細(xì)胞表面受體）的四倍堿基編輯的異體CAR-T。
由于PD1信號(hào)是抑制性的，并會(huì)削弱了T細(xì)胞的活性，于是作者首先探討了抑制PD1的表達(dá)是否能改善細(xì)胞功能。利用來自兩個(gè)捐贈(zèng)者的細(xì)胞，研究人員創(chuàng)建了7CAR8，一種四重編輯的CAR-T，分別有和沒有PD1表達(dá)，并在24孔板中用重組人CD7蛋白包板，培養(yǎng)7CAR8細(xì)胞。接下來他們使用PhenomeX的單細(xì)胞分泌組平臺(tái)來評(píng)估工程細(xì)胞的功能表型。研究人員發(fā)現(xiàn)，PD1基因敲除增加了一個(gè)供體中7CAR8細(xì)胞的多功能性，即一個(gè)細(xì)胞同時(shí)分泌兩種或以上的細(xì)胞因子的能力。但是另一個(gè)供體卻沒有。由于多功能性先前已被證明與臨床結(jié)果和CAR-T效力有關(guān)，研究人員決定將PDCD1抑制編輯納入隨后的7CAR8產(chǎn)品進(jìn)行體內(nèi)測(cè)試。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，7CAR8細(xì)胞具有抗腫瘤作用，并顯著提高了T-ALL小鼠模型的生存率。
除了創(chuàng)建可以針對(duì)各種腫瘤抗原的安全的異體免疫細(xì)胞，每個(gè)病人對(duì)T細(xì)胞的高劑量需求和病人數(shù)量的增加導(dǎo)致了臨床對(duì)大量異體T細(xì)胞的需求。因此，我們需要在擴(kuò)大制造規(guī)模的同時(shí)也保持細(xì)胞質(zhì)量。在發(fā)表于《Frontiers in Medical Technology》的文獻(xiàn)里，Lonza利用PhenomeX的技術(shù)評(píng)估在攪拌罐生物反應(yīng)器中擴(kuò)增后的T細(xì)胞功能狀態(tài)6。他們通過IsoLight平臺(tái)和IsoCode單細(xì)胞多重因子芯片分析了CD4和CD8T細(xì)胞的單細(xì)胞功能譜--效應(yīng)型（顆粒酶B、IFN-g、MIP-1a、Perforin、TNF-a、TNF-b），刺激性（GM-CSF、IL-2、IL-5、IL-7、IL-8、IL-9、IL-12、IL-15和IL-21），調(diào)節(jié)性（IL-4、IL-10、IL-13、IL-22、TGF-b1，sCD137和sCD40L），趨化性或趨化因子（CCL-11、IP-10、MIP-1b，和RANTES）和炎癥性（IL-1b、IL-6、IL-17A、IL-17F、MCP-1和MCP-4）因子組。然后用IsoSpeak軟件自動(dòng)將多功能細(xì)胞在細(xì)胞群體中的占比和他們分泌的每種功能蛋白因子的平均熒光強(qiáng)度加權(quán)相乘，計(jì)算出細(xì)胞多功能強(qiáng)度指數(shù)（PSI）。多功能的T細(xì)胞能夠在抗原的刺激下產(chǎn)生2種或以上的細(xì)胞因子，并被認(rèn)為是重要的功能特征。
PSI=多功能細(xì)胞% × 分泌蛋白的信號(hào)強(qiáng)度
在擴(kuò)增的第14天，T細(xì)胞在受到刺激后顯示出更多的功能，特別是分泌5+細(xì)胞因子的細(xì)胞。CD4和CD8 T細(xì)胞在擴(kuò)增后都表現(xiàn)出效應(yīng)性PSI的增加。研究人員也觀察到刺激性PSI的增加，特別是CD8 T細(xì)胞。與第0天的細(xì)胞相比，第14天的T細(xì)胞還分泌了更多種類的細(xì)胞因子。
PhenomeX 單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)
PhenomeX的全自動(dòng)、端到端解決方案進(jìn)行的單細(xì)胞分析，可提供對(duì)包括CAR-T等免疫細(xì)胞產(chǎn)品的功能和效力的獨(dú)特見解。單細(xì)胞多功能表型可以幫助優(yōu)化免疫細(xì)胞產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和品質(zhì)控制。同時(shí)在臨床試驗(yàn)前評(píng)估細(xì)胞功能讓研究人員獲得了寶貴的見解，幫助制定其早期細(xì)胞療法的發(fā)展戰(zhàn)略。
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關(guān)于PhenomeX
PhenomeX（NASDAQ: CELL）致力于助力科學(xué)家充分探索每個(gè)細(xì)胞的潛能，推動(dòng)功能細(xì)胞生物學(xué)邁向新紀(jì)元，以促進(jìn)人類健康發(fā)展。我們?yōu)榭茖W(xué)家提供揭示細(xì)胞功能的完整見解，使其全面了解每個(gè)細(xì)胞的深度功能表征。我們經(jīng)過驗(yàn)證的獨(dú)特高通量工具和服務(wù)提供了無與倫比的解決方案，加速了多功能細(xì)胞研究發(fā)展，成為改善疾病預(yù)防和治療的關(guān)鍵。我們屢獲殊榮的平臺(tái)已獲得全球各地研究人員的高度認(rèn)可，包括全球前15家制藥公司的研究人員，以及約85%的美國**綜合性癌癥中心的科研人員。
PhenomeX家族的單細(xì)胞功能表征平臺(tái)（原Berkeley Lights）Beacon?基于其特有的光電定位技術(shù) (OptoElectro Positioning, OEP?) 為廣大科學(xué)家提供了先進(jìn)的研究手段，對(duì)數(shù)以萬計(jì)單細(xì)胞的基因信息、功能等進(jìn)行深入表征，以篩選出滿足用戶需求的目的細(xì)胞。Beacon?應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋抗體發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞株開發(fā)、傳染病研究、免疫學(xué)研究、腫瘤生物學(xué)研究、細(xì)胞療法開發(fā)、基因編輯、農(nóng)業(yè)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，為從事尖端的科研項(xiàng)目及加速企業(yè)生物產(chǎn)品的開發(fā)提供了前所未有的機(jī)遇。
PhenomeX家族的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)（原IsoPlexis）是單細(xì)胞多組學(xué)不可或缺的重要組成部分，在臨床科研領(lǐng)域，針對(duì)評(píng)估和檢測(cè)人體單細(xì)胞免疫能力、篩選癌癥治療方案、預(yù)測(cè)評(píng)估臨床療效及安全性等方面有著豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，為預(yù)測(cè)病人長期生存、早期篩選治療獲益患者提供了詳實(shí)的參考數(shù)據(jù)，幫助世界各地的科研人員在腫瘤免疫、細(xì)胞治療、腫瘤學(xué)、抗感染免疫研究及疫苗開發(fā)、自身免疫病、移植免疫等方向取得了眾多突破性成果，助力加速臨床科研、醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)行業(yè)發(fā)展。
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IsoPlexis和Berkeley Lights已合并成立新公司PhenomeX