受PROTAC啟發(fā)，降解抑制性蛋白，增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞療法
過去十年里，以CAR-T為代表的細(xì)胞療法改變了腫瘤治療領(lǐng)域的格局，尤其是在血液類腫瘤中展現(xiàn)出傳統(tǒng)療法無可比擬的治療效果，為患者帶來了新的希望。為了提高細(xì)胞治療效果，研究人員通過CRISPR-Cas9篩選識(shí)別限制T細(xì)胞抗腫瘤效力的基因，目前已有多項(xiàng)CRISPR基因編輯修飾的T細(xì)胞療法進(jìn)入臨床試驗(yàn)，
然而，許多限制T細(xì)胞抗腫瘤效力的基因在實(shí)際應(yīng)用中仍然具有挑戰(zhàn)性。首先，與血液系統(tǒng)惡性腫瘤相關(guān)的基因（例如TET2和DNMT3A）不可逆敲除可能會(huì)增加工程細(xì)胞轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。其次，限制免疫細(xì)胞功能的核心通路通常在遺傳上是冗余的，因此很難在不誘導(dǎo)多次基因組編輯和DNA雙鏈斷裂的情況下進(jìn)行靶向。第三，負(fù)向調(diào)控基因通常也發(fā)揮著預(yù)防過度刺激的有益作用。
因此，需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)來對限制細(xì)胞免疫療法的蛋白質(zhì)進(jìn)行條件性、多特異性調(diào)控，而不必靶向與癌癥相關(guān)的基因位點(diǎn)。
2023年11月20日，哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員在 Cell 子刊 Cell Chemical Biology 上發(fā)表了題為：Genetic retargeting of E3 ligases to enhance CAR T cell therapy 的研究論文。
該研究借鑒了蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC），開發(fā)了雙功能融合“降解”蛋白，連接一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)蛋白和E3連接酶復(fù)合物，以加強(qiáng)目標(biāo)蛋白泛素化和降解。通過誘導(dǎo)降解轉(zhuǎn)基因表達(dá)或小分子依賴的E3招募，開發(fā)了條件性降解策略。并使用該策略來靶向降解轉(zhuǎn)錄因子SMAD2/SMAD3，從而阻斷SMAD依賴的TGFβ信號(hào)，SMAD降解的CAR-T細(xì)胞表現(xiàn)出增強(qiáng)的體內(nèi)抗腫瘤效力。
這項(xiàng)表明，這是一個(gè)臨床上適用的合成生物學(xué)平臺(tái)，可以重編程E3連接酶的目標(biāo)特異性，用于條件性、多特異性內(nèi)源性蛋白降解，具有包括增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞療法效力在內(nèi)的有前途的應(yīng)用。
CAR-T細(xì)胞療法是癌癥治療的新突破。然而，治療失敗往往是由CAR-T細(xì)胞功能障礙引起的，需要更多的方法來克服限制免疫細(xì)胞抗腫瘤效力的抑制信號(hào)。
除了在DNA/RNA水平敲除或干擾這些抑制免疫細(xì)胞抗腫瘤效力的基因外，可誘導(dǎo)的蛋白-蛋白相互作用控制內(nèi)源性蛋白質(zhì)豐度是重連細(xì)胞電路和靶向抑制細(xì)胞免疫療法通路的另一種方法。事實(shí)上，一個(gè)蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC）部分是基于肽的雙功能分子，橋接E3泛素連接酶和靶蛋白，從而誘導(dǎo)靶蛋白泛素化和降解。這種誘導(dǎo)靶蛋白降解的E3招募策略已被用于誘導(dǎo)模型系統(tǒng)中GFP標(biāo)記的融合蛋白的降解，以及在人細(xì)胞中靶向內(nèi)源性蛋白質(zhì)，例如β-catenin白和PCNA。雖然這種雙功能融合蛋白正在成為經(jīng)過驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)工具，但還沒有被用于基因和細(xì)胞療法。
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了全人源序列E3招募融合蛋白的開發(fā)，稱為合成底物受體（SySR），以誘導(dǎo)限制CAR-T細(xì)胞效力的蛋白組的條件性、多特異性降解。研究團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了多種廣泛表達(dá)的E3連接酶的結(jié)合域，使多種細(xì)胞類型的有效靶標(biāo)降解率>90%。
對于合成電路應(yīng)用，該研究探索了兩種策略，即通過誘導(dǎo)啟動(dòng)子和來那度胺誘導(dǎo)的靶向CRL4CRBN的條件性靶向降解。為了證明細(xì)胞治療應(yīng)用的概念，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了靶向多個(gè)SMAD家族轉(zhuǎn)錄因子的SySR，這些轉(zhuǎn)錄因子加強(qiáng)了T細(xì)胞抑制性TGF-β信號(hào)。結(jié)果顯示，對SMAD的降解增強(qiáng)了CAR-T細(xì)胞的增殖和抗腫瘤功能。
這些結(jié)果表明，合成底物受體（SySR）是一個(gè)可推廣和臨床上適用的平臺(tái)，用于降解免疫細(xì)胞的抑制性蛋白組，從而增強(qiáng)下一代細(xì)胞免疫療法。
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