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SMAD4促进LCK激酶调控CAR-T细胞增殖抵抗细胞衰竭的机制研究

批准号:
82101930
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
万荣雪
依托单位:
学科分类:
免疫治疗及其机制
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
万荣雪

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
体外和临床研究证实,CAR-T细胞治疗是新兴且有效的癌症治疗策略。但CAR-T细胞衰竭阻碍了其在实体瘤中的应用。目前CAR-T细胞衰竭发生的原因尚不清楚。LCK通过TCR信号调控T细胞活化、增殖及细胞因子的产生。预实验结果显示LCK参与CAR-T细胞与肿瘤细胞相互作用事件并影响细胞衰竭。SMAD4对T细胞免疫应答至关重要,预实验结果表明过表达SMAD4对CAR-T细胞增殖有显著促进作用,敲低SMAD4抑制CAR-T细胞增殖,且显著下调LCK表达,而敲低LCK对SMAD4表达无影响,提示SMAD4可能是LCK上游调控因子。因此我们推测,SMAD4可能通过介导LCK激酶的表达调控CAR-T细胞增殖以对抗细胞衰竭。本项目拟探究SMAD4促进LCK调控CAR-T细胞增殖对抗细胞衰竭的机制,并在此基础上优化CAR结构,以获得高增殖率、低衰竭的CAR-T细胞,促进CAR-T细胞治疗在实体瘤中的应用。
英文摘要
In vitro and clinical studies have confirmed that CAR-T cell therapy is a new and effective cancer treatment strategy. However, CAR-T cell exhaustion hinders its application in solid tumors. There is no unified understanding of the causes of cell exhaustion till now. LCK regulates T cell activation, proliferation and cytokine production by involving in TCR signal transduction. Our pre-experimental results showed that LCK is involved in the event that CAR-T cells engaged with tumor cells and affects CAR-T cell exhaustion. SMAD4 plays an important role in T cell immune response. Pre-experimental results showed that over-expression of SMAD4 significantly promotes the proliferation of CAR-T cells. Knockdown of SMAD4 significantly inhibits CAR-T cells proliferation, and down-regulated the expression of LCK. However, knockdown the expression of LCK shows no significant effects on the expression of SMAD4. Therefore, we speculate that SMAD4 may regulate the activation and proliferation of CAR-T cells to against cell exhaustion by mediating the expression of LCK kinase. This project aims to explore the mechanism of SMAD4 promoting LCK kinase regulating CAR-T cell proliferation against cell exhaustion. And we will optimize the CAR structure on this basis, so as to obtain CAR-T cells with high proliferation rate and low exhaustion level, which is expected to improve the application of CAR-T cell therapy in solid tumors.
体外和临床研究证实,嵌合抗原受体(CAR)T细胞治疗是血液系统恶性肿瘤的有效治疗策略。然而,CAR-T细胞在实体肿瘤治疗中的应用效果不尽如人意。其中一个原因是CAR-T细胞增殖受到阻碍,不能很好地发挥其功能。此外,在CAR-T细胞制备及治疗过程中,CAR-T细胞衰竭也导致CAR-T细胞对肿瘤的清除效果大打折扣。我们的研究结果以及其他研究者的报道均显示CAR-T细胞的激活水平与其衰竭水平有着密切的联系。本项目以CD19CAR-T细胞为研究对象,主要探讨SMAD4通过介导LCK激酶的表达来调控CAR-T细胞增殖以对抗细胞衰竭的机制,并在此基础上探索对抗CAR-T细胞衰竭的策略。项目实施中,我们首先构建CD19CAR-T细胞,并对其杀伤性能进行评估,以确保构建的CD19CAR-T细胞的有效性。随后在模式T细胞Jurkat中表达CD19CAR,与对照组相比,表达了CD19CAR的T细胞本底激活水平以及胞内LCK激酶本底激活水平均显著升高,提示CAR-T细胞过早进入衰竭水平可能与CAR基因的引入相关。在CAR-T细胞中干预SMAD4或LCK的表达显著影响CAR-T细胞增殖,进一步的机制研究结果显示,这种影响主要通过PI3K/Akt信号通路介导。此外,CAR-T细胞中敲低LCK或SMAD4的表达CAR-T细胞周期分别阻滞于G2/M和S期。进一步的研究结果显示,转录因子SMAD4结合在LCK启动子区调控LCK基因的表达(我们首次报道)。在此基础上,我们对二代CD19CAR基因的胞内信号转导结构域进行优化,整合LCK信号。研究结果显示“串联”LCK信号对CAR-T细胞本底激活水平有显著的抑制作用,且不影响CAR-T细胞捕获肿瘤细胞后的激活水平;“串联”LCK信号依然保持CAR-T细胞高效的杀伤性能。进一步的研究结果显示,“串联”LCK信号主要通过影响衰竭相关基因LAG-3的表达来影响CAR-T细胞衰竭水平。总结来说,本项目的实施首次直接证实SMAD4结合于LCK启动子区,调节LCK的表达,影响PI3K/Akt磷酸化水平,进而促进CAR-T细胞增殖,并获得了一种具有较低衰竭水平的“串联”LCK信号的CAR-T细胞。
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