CN115975056A - 利用天然蛋白tsh作为抗原结合位点构建靶向tshr的car-t细胞 - Google Patents

利用天然蛋白tsh作为抗原结合位点构建靶向tshr的car-t细胞 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于天然蛋白TSH构建的CAR‑T细胞。本发明提供了基于TSHα亚基和β亚基串联结构构建的嵌合抗原受体、CAR‑T细胞及其应用。本发明的TSHαβ‑CAR‑T细胞能够靶向杀伤TSHR阳性甲状腺癌细胞，并且无免疫原性，从而具有在甲状腺癌治疗中应用的前景。

Description

利用天然蛋白TSH作为抗原结合位点构建靶向TSHR的CAR-T细胞
技术领域
本发明涉及生物医药领域。具体地说，本发明涉及基于天然蛋白TSH构建的CAR-T细胞。
背景技术
CAR-T细胞免疫治疗在在血液系统肿瘤中取得了突破性进展，已有多款细胞治疗药物用于临床患者的治疗。然而，在实体瘤的治疗中却面临缺乏有效抗原靶点、CAR-T细胞存活时间短等问题，导致治疗效果不佳。其中，由于CAR分子的免疫原性导致CAR-T细胞被患者免疫系统清除的问题在血液流和实体瘤治疗中均存在，其显著降低了CAR-T细胞治疗效果和防止肿瘤复发的能力。因此寻找新的靶点和构建无免疫原性的CAR分子对于提高CAR-T细胞在实体瘤中的治疗效果至关重要。
甲状腺癌是内分泌系统中常见的恶性肿瘤，近年来，其发病率在世界范围内增长迅速。虽然传统的手术治疗、放射性碘治疗等方式在大多数患者中都有不错的治疗效果，但是仍有10％左右的患者由于肿瘤转移或者对传统疗法不敏感而死亡，细胞免疫治疗可能为这类患者带来新的机会，因此发掘针对甲状腺癌的抗原靶点，开发CAR-T细胞疗法具有重要的临床意义。TSHR主要表达于甲状腺细胞表面，在甲状腺癌细胞中高表达，并且展现出了作为甲状腺相关疾病治疗靶点的潜力，靶向TSHR的CAR-T细胞可以有效杀伤甲状腺肿瘤细胞。
近期的一项研究发现，基于TSHR单克隆抗体的scFv序列构建的CAR-T细胞可以有效杀伤TSHR阳性的甲状腺癌细胞，证明了以TSHR为靶点治疗甲状腺癌的可行性。然而，仍然存在CAR-T细胞治疗中CAR的免疫原性导致CAR-T细胞无法在体内持续存在等问题，
因此，本领域需要开发一种无免疫原性的靶向TSHR的CAR免疫细胞。
发明内容
本发明的目的就是提供一种无免疫原性的靶向TSHR的CAR免疫细胞。
在本发明的第一方面，提供了一种嵌合抗原受体(CAR)，所述的CAR含有一靶向TSHR的胞外结合域，并且所述的胞外结合域包括如下式(I)所示的结构：
Tα-L-Tβ   (I)，
其中，
各“-”独立地为连接肽或肽键；
Tα为TSH蛋白α亚基、或其片段；
Tβ为TSH蛋白β亚基、或其片段；
L为无或连接肽。
在另一优选例中，所述的TSH蛋白α亚基登录号为NM_001303177.1。
在另一优选例中，所述的TSH蛋白β亚基登录号为NM_000549.5。
在另一优选例中，所述的Tα的氨基酸序列选自下组：
(a1)如SEQ ID NO.2所示的序列；和
(a2)在如SEQ ID NO.2所示序列的基础上，进行一个或多个氨基酸残基的替换、缺失、改变或插入，或在其N端或C端添加1至10个氨基酸残基，较佳地1至5个氨基酸残基，更佳地1至3个氨基酸残基，从而获得的氨基酸序列；并且所述获得的氨基酸序列与如SEQ IDNO.1所示序列具有≥85％(优选地≥90％，更优选地≥95％，例如≥96％、≥97％、≥98％或≥99％)的序列同一性；并且所获得的氨基酸序列与(a1)所示的序列具有相同或相似的功能。
在另一优选例中，所述的Tβ的氨基酸序列选自下组：
(b1)如SEQ ID NO.4所示的序列；和
(b2)在如SEQ ID NO.4所示序列的基础上，进行一个或多个氨基酸残基的替换、缺失、改变或插入，或在其N端或C端添加1至10个氨基酸残基，较佳地1至5个氨基酸残基，更佳地1至3个氨基酸残基，从而获得的氨基酸序列；并且所述获得的氨基酸序列与如SEQ IDNO.1所示序列具有≥85％(优选地≥90％，更优选地≥95％，例如≥96％、≥97％、≥98％或≥99％)的序列同一性；并且所获得的氨基酸序列与(b1)所示的序列具有相同或相似的功能。
在另一优选例中，所述的L序列为(G4S)n，其中n为选自1-6的整数，优选地n为2、3或4。
在另一优选例中，所述的CAR的胞外结合域除了含有针对TSHR的第一胞外结构域之外，还包括针对额外靶点的第二胞外结构域。
在另一优选例中，所述的额外靶点为肿瘤特异性靶点，优选为甲状腺癌特异性靶点。
在另一优选例中，所述CAR的结构如下式II所示：
S-EB-F-H-TM-C-CD3ζ(II)
式中，
各“-”独立地为连接肽或肽键；
S无或信号肽序列；
EB是所述的胞外结合域；
H是无或铰链区；
TM是跨膜结构域；
C是无或胞内共刺激结构域；
CD3ζ是源于CD3ζ的胞内结构域编码序列；
F是无或标记蛋白。
在另一优选例中，所述的标记蛋白F能够被直接或间接地检测。
在另一优选例中，所述CAR可以通过特异性靶向标记蛋白F的抗体检测。
在另一优选例中，所述的S选自下组的蛋白的信号肽：CD8、CD28、GM-CSF、CD4、CD137、或其组合。
在另一优选例中，所述的H是选自下组的蛋白的铰链区：CD8、CD28、CD137、或其组合。
在另一优选例中，所述的H是CD8α来源的铰链区。
在另一优选例中，所述的TM是为选自下组的蛋白的跨膜区：CD28、CD3epsilon、CD45、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD33、CD37、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD154、或其组合。
在另一优选例中，所述的TM是CD8α来源的跨膜区。
在另一优选例中，所述H-TM结构的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。
在另一优选例中，所述的C是选自下组的蛋白的胞内共刺激结构域：OX40、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD70、CD134、4-1BB(CD137)、PD1、Dap10、CDS、ICAM-1、LFA-1(CD11a/CD18)、ICOS(CD278)、NKG2D、GITR、TLR2，或其组合。
在另一优选例中，所述的C是4-1BB或CD28来源的胞内共刺激结构域。
在另一优选例中，所述C的氨基酸序列如SEQ ID NO.8或10所示。
在另一优选例中，所述的源于CD3ζ的胞内结构域编码序列的氨基酸序列如SEQ IDNO.12所示。
在另一优选例中，所述的嵌合抗原受体CAR的氨基酸序列如SEQ ID NO.14或16所示。
在本发明的第二方面，提供了一种核酸分子，所述核酸分子编码如本发明第一方面所述的嵌合抗原受体。
在另一优选例中，所述的核酸分子具有SEQ ID No.13或15所述的核苷酸序列。
在本发明的第三方面，提供了一种载体，所述的载体含有如本发明第二方面所述的核酸分子。
在另一优选例中，所述的载体选自下组：DNA、RNA、质粒、慢病毒载体、腺病毒载体、逆转录病毒载体、转座子、或其组合。
在另一优选例中，所述载体为逆转录病毒载体，优选为SFG逆转录病毒载体。
在另一优选例中，所述载体中还包括选自下组的：启动子、转录增强元件WPRE、长末端重复序列LTR等。
在另一优选例中，所述载体包含如SEQ ID NO.13或15所示的核苷酸序列。
在本发明的第四方面，提供了一种宿主细胞，所述的宿主细胞含有如本发明第三方面所述的载体或染色体中整合有外源的如本发明第二方面所述的核酸分子或表达如本发明第一方面所述的CAR。
在本发明的第五方面，提供了一种工程化免疫细胞，所述的免疫细胞含有如本发明第三方面所述的载体或染色体中整合有外源的如本发明第二方面所述的核酸分子或表达如本发明第一方面所述的CAR。
在另一优选例中，所述的工程化免疫细胞选自下组：T细胞、NK细胞、NKT细胞、巨噬细胞、或其组合。
在另一优选例中，所述的工程化的免疫细胞是嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞)或嵌合抗原受体NK细胞(CAR-NK细胞)。
在另一优选例中，所述的工程化免疫细胞是CAR-T细胞。
在本发明的第六方面，提供了一种制备如本发明第五方面所述的工程化免疫细胞的方法，包括以下步骤：将如本发明第二方面所述的核酸分子或如本发明第三方面所述的载体转导入免疫细胞内，从而获得所述工程化免疫细胞。
在另一优选例中，所述的方法还包括对获得的工程化免疫细胞进行功能和有效性检测的步骤。
在本发明的第七方面，提供了一种药物组合物，所述药物组合物含有如本发明第一方面所述的CAR、如本发明第二方面所述的核酸分子、如本发明第三方面所述的载体、如本发明第四方面所述的宿主细胞，和/或如本发明第五方面所述的工程化免疫细胞，以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。
在另一优选例中，所述制剂为液态制剂。
在另一优选例中，所述制剂的剂型为注射剂。
在另一优选例中，所述制剂中所述工程化的免疫细胞的浓度为1×103-1×108个细胞/ml，较佳地1×104-1×107个细胞/ml。
在本发明的第八方面，提供了一种如本发明第一方面所述的CAR、如本发明第二方面所述的核酸分子、如本发明第三方面所述的载体、或如本发明第四方面所述的宿主细胞，和/或如本发明第五方面所述的工程化免疫细胞的用途，用于制备预防和/或治疗TSHR高表达的疾病的药物或制剂。
在另一优选例中，所述的TSHR高表达的疾病包括但不限于肿瘤、Graves病、或其组合。
在另一优选例中，所述的疾病是TSHR高表达的恶性肿瘤，优选为甲状腺肿瘤。
在本发明的第九方面，提供了一种如本发明第五方面所述的工程化免疫细胞、或如本发明第七方面所述的药物组合物的用途，用于预防和/或治疗癌症或肿瘤。
在另一优选例中，所述的癌症或肿瘤高表达TSHR，优选地为甲状腺癌症或肿瘤。
在本发明的第十方面，提供了一种治疗疾病的方法，包括给需要治疗的对象施用有效量的如本发明第五方面所述的工程化免疫细胞、或如本发明第七方面所述的药物组合物。
在另一优选例中，所述疾病为TSHR高表达相关的疾病。
在另一优选例中，所述疾病为癌症或肿瘤，优选地为甲状腺癌症或肿瘤。
在另一优选例中，所述的工程化免疫细胞或药物组合物中所包含的CAR免疫细胞是来源于所述对象的细胞(自体细胞)。
在另一优选例中，所述的工程化免疫细胞或药物组合物中所包含的CAR免疫细胞是来源于健康个体的细胞(异体细胞)。
在另一优选例中，所述的方法可与其他治疗方法联合使用。
在另一优选例中，所述的其他治疗方法包括化疗、放疗、靶向治疗等方法。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
下列附图用于说明本发明的具体实施方案，而不用于限定由权利要求书所界定的本发明范围。
图1显示了过表达TSHR的甲状腺癌细胞株构建结果。
图2显示了TSHαβ-CAR和TSHβα-CAR的结构示意图和对过表达TSHR的甲状腺癌细胞KTC-1的杀伤作用。(A)TSHαβ-CD28ζ-CAR和TSHβα-CD28ζ-CAR的结构示意图；SP：信号肽序列；L：(G4S)3序列；F：Flag标签序列；Hinge和TM：CD8α的铰链区和跨膜区结构域；ICD：CD28的胞内共刺激结构域；CD3ζ：CD3ζ的胞内结构域。(B)anti-Flag抗体染色后，通过流式细胞术检测TSHαβ-CAR和TSHβα-CAR在T细胞上的表达情况；(C)为NT、TSHαβ-CAR-T和TSHβα-CAR-T细胞分别与过表达TSHR的甲状腺癌细胞株KTC-1共培养，效靶比为1:5，共培养5天后，通过流式细胞仪检测T细胞(CD3+)和残留的肿瘤细胞(GFP+)比例。
图3显示了TSHαβ-CAR的结构示意图和对T细胞的感染效率。(A)TSHαβ-CD28ζ-CAR和TSHαβ-4-1BBζ-CAR的结构示意图；SP：信号肽序列；L：(G4S)3序列；F：Flag标签序列；Hinge和TM：CD8α的铰链区和跨膜区结构域；ICD：CD28或4-1BB的胞内共刺激结构域；CD3ζ：CD3ζ的胞内结构域。(B)anti-Flag抗体染色后，通过流式细胞术检测TSHαβ-CAR在T细胞上的表达情况；(C)表达TSHαβ-CAR的病毒感染来自于不同志愿者的T细胞的感染率统计结果。
图4显示了TSHαβ-CAR-T细胞特异杀伤TSHR过表达的甲状腺癌细胞株。其中(A)为NT和TSHαβ-CAR-T细胞分别与对照组和过表达TSHR组甲状腺癌细胞株共培养，效靶比为1:5，共培养5天后，通过流式细胞仪检测T细胞(CD3+)和残留的肿瘤细胞(GFP+)比例。(B)为共培养实验结束后，不同组中残留肿瘤细胞比例统计结果。
图5显示了TSHαβ-CAR-T细胞杀伤TSHR阳性肿瘤细胞时释放大量细胞因子IFN-γ和IL2。其中，NT、TSHαβ-CAR-T细胞分别与对照组和过表达TSHR组甲状腺癌细胞株共培养，效靶比为1:5，共培养24h后，收取共培养上清，通过ELISA检测上清中IFN-γ和IL2的分泌量。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种基于天然蛋白TSH构建的CAR-T细胞。本发明基于TSHR的天然配体TSH，利用TSHα亚基和β亚基构建了特定结构的无免疫原性的二代CAR-T(TSHαβ-CAR-T)。经体外实验验证，本发明的TSHαβ-CAR-T细胞能够靶向杀伤TSHR阳性甲状腺癌细胞。在此基础上，完成了本发明。
术语
为了更容易理解本发明，以下具体定义了某些技术和科学术语。除非在本文中另有明确定义，本文使用的所有其它技术和科学术语都具有本发明所属领域的一般技术人员通常理解的含义。在描述本发明之前，应当理解本发明不限于所述的具体方法和实验条件，因为这类方法和条件可以变动。还应当理解本文所用的术语其目的仅在于描述具体实施方案，并且不意图是限制性的，本发明的范围将仅由所附的权利要求书限制。
除非另外定义，否则本文中所用的全部技术与科学术语均具有如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。如本文所用，在提到具体列举的数值中使用时，术语“约”意指该值可以从列举的值变动不多于1％。例如，如本文所用，表述“约100”包括99和101和之间的全部值(例如，99.1、99.2、99.3、99.4等)。
如本文所用，术语“任选”或“任选地”意味着随后所描述的事件或情况可以发生但不是必须发生。
如本文所用，术语“含有”或“包括(包含)”可以使开放式、半封闭式和封闭式的。换言之，所述术语也包括“基本上由…构成”或“由…构成”。
“转导”、“转染”、“转化”或本文用到的术语指的是将外源多核苷酸传递导至宿主细胞，转录和翻译产生多肽产物的过程，包括利用质粒分子将外源多核苷酸引入宿主细胞(例如大肠杆菌)。
“基因表达”或“表达”指的是基因转录，翻译和翻译后修饰产生基因的RNA或蛋白产物的过程。
“多核苷酸”指的是任意长度的核苷酸的聚合形式，包括脱氧核苷酸(DNA)，核糖核苷酸(RNA)，其杂合序列和类似物。多核苷酸可包括修饰的核苷酸，比如甲基化或加帽的核苷酸或核苷酸类似物。本文使用的术语多核苷酸指可互换的单链和双链分子。除非另有说明，本文描述的任意实施例里的多核苷酸包括双链的形式和已知的或可预测的构成双链形式的两条互补的单链。
保守氨基酸的取代是本领域已知的。在一些实施例中，潜在的取代氨基酸在以下组的一个或多个内：甘氨酸，丙氨酸；和缬氨酸，异亮氨酸，亮氨酸和脯氨酸；天冬氨酸，谷氨酸；天冬酰胺，谷氨酰胺；丝氨酸，苏氨酸赖氨酸，精氨酸和组氨酸；和/或苯丙氨酸，色氨酸和酪氨酸；蛋氨酸和半胱氨酸。此外，本发明还提供了允许来自不同基团的氨基酸取代的非保守的氨基酸取代。
本领域技术人员将容易理解本文所述的所有参数，尺寸，材料和构造的含义。实际参数，尺寸，材料和/或配置取决于使用本发明说明的特定应用。本领域技术人员能够理解，实施例或权利要求仅是通过示例的方式给出的，并且在等效物或权利要求的范围内，本发明的实施例可涵盖的范围不限于具体描述和要求的范围。
本文的定义和使用的所有定义应被理解为超过词典定义或通过引用并入的文档中的定义。
本文所发明的所有参考文献，专利和专利申请都相对于其所引用的主题通过引用并入，在某些情况下可能包含整个文档。
应当理解，对于本文所述的包括一个以上步骤的任何方法，步骤的顺序不一定限于这些实施例中描述的顺序。
为了可以更容易地理解本公开，首先定义某些术语。如本申请中所使用的，除非本文另有明确规定，否则以下术语中的每一个应具有下面给出的含义。在整个申请中阐述了其它定义。
术语“约”可以是指在本领域普通技术人员确定的特定值或组成的可接受误差范围内的值或组成，其将部分地取决于如何测量或测定值或组成。
术语“给予”是指使用本领域技术人员已知的各种方法和递送系统中的任一种将本发明的产品物理引入受试者，包括静脉内、肌内、皮下、腹膜内、脊髓或其它肠胃外给药途径，例如通过注射或输注。
TSHR及TSH
TSHR是表达于细胞膜表面的糖蛋白受体，主要表达于甲状腺细胞，其在甲状腺生长、分化和甲状腺激素分泌等生理过程中都起着重要的调节作用；在病理状态下，TSHR是Graves病的潜在治疗靶点；同时，TSHR在绝大多数分化型甲状腺癌细胞中持续表达，小鼠体内实验发现分化型甲状腺癌细胞的转移需要TSHR介导的生长信号，在临床样本中也发现甲状腺癌原发灶和转移灶呈现TSHR阳性。这些结果提示TSHR可能是分化型甲状腺癌的潜在治疗靶点。
本发明嵌合抗原受体(CAR)
嵌合免疫抗原受体(Chimeric antigen receptor，CAR)由胞外抗原识别区域、跨膜区以及胞内共刺激信号区域组成。
CAR的设计经历了以下过程：第一代CAR只有一个胞内信号组份CD3ζ或者FcγRI分子，由于胞内只有一个活化结构域，因此它只能引起短暂的T细胞增殖和较少的细胞因子分泌，而并不能提供长时间的T细胞增殖信号和持续的体内抗肿瘤效应，所以并没有取得很好地临床疗效。第二代CAR在原有结构基础上引入一个共刺激分子，如CD28、4-1BB、OX40、ICOS，与一代CAR相比功能有很大提高，进一步加强CAR-T细胞的持续性和对肿瘤细胞的杀伤能力。在二代CAR基础上串联一些新的免疫共刺激分子如CD27、CD134，发展成为三代和四代CAR。
CAR的胞外段可识别一个特异的抗原，随后通过胞内结构域转导该信号，引起细胞的活化增殖、细胞溶解毒性和分泌细胞因子，进而清除靶细胞。首先分离病人自体细胞(或者异源供体)，激活并进行基因改造产生CAR的免疫细胞，随后注入同一病人体内。这种方式患移植物抗宿主病概率极低，抗原被免疫细胞以非MHC限制方式识别。
CAR-免疫细胞治疗在血液恶性肿瘤治疗中取得了非常高的临床反应率，这样的高反应率是以往任何一种治疗手段都无法达到的，在世界各引发了临床研究的热潮。
具体地，本发明的嵌合抗原受体(CAR)包括细胞外结构域、跨膜结构域、和细胞内结构域。
胞外结构域包括靶-特异性结合元件。所述的胞外结构域是基于配体-受体的特异性结合的天然序列或其衍生物。
本发明的CAR-T细胞通过串联表达TSH的两个亚基的方式构建，将TSH作为抗原结合位点，代替TSHR单克隆抗体scFv序列。本发明成功构建了表达串联TSHα和β亚基的CAR的CAR-T细胞，并通过体外实验证实了其能特异性靶向并杀伤TSHR阳性的甲状腺癌细胞。传统的CAR分子中，识别并结合抗原的scFv序列通常是鼠源单克隆抗体可变区序列，在人体内具有免疫原性，输注到患者体内后CAR-T细胞易被患者免疫系统清除，进而导致治疗效果差或肿瘤复发，而TSH作为人体内存在的天然蛋白，不存在任何免疫原性，可以有效避免CAR分子的免疫原性问题，可以更好促进CAR-T细胞在体内的存活，起到长期监控作用，防止肿瘤复发。
在本发明中，所述嵌合抗原受体的胞外结构域由TSH蛋白α亚基和β亚基串联而成，其包括如下式(I)所示的结构：
Tα-L-Tβ(I)
其中，各“-”独立地为连接肽或肽键；
Tα为TSH蛋白α亚基、或其片段；
Tβ为TSH蛋白β亚基、或其片段；
L为无或连接肽。
细胞内结构域包括共刺激信号传导区和ζ链部分。共刺激信号传导区指包括共刺激分子的细胞内结构域的一部分。共刺激分子为淋巴细胞对抗原的有效应答所需要的细胞表面分子，而不是抗原受体或它们的配体。
在CAR的胞外结构域和跨膜结构域之间，或在CAR的胞浆结构域和跨膜结构域之间，可并入接头。如本文所用，术语“接头”通常指起到将跨膜结构域连接至多肽链的胞外结构域或胞浆结构域作用的任何寡肽或多肽。接头可包括0-300个氨基酸，优选地2至100个氨基酸和最优选地3至50个氨基酸。
本发明的CAR当在T细胞中表达时，能够基于抗原结合特异性进行抗原识别。当其结合其关联抗原时，影响肿瘤细胞，导致肿瘤细胞不生长、被促使死亡或以其他方式被影响，并导致患者的肿瘤负荷缩小或消除。抗原结合结构域优选与来自共刺激分子和ζ链中的一个或多个的细胞内结构域融合。优选地，抗原结合结构域与CD28或4-1BB共刺激结构域、和CD3ζ信号结构域组合的细胞内结构域融合。
在本发明中，构成本发明胞外结合域的亚基元件还包括基于序列的保守性变异体，指与SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.4所示氨基酸序列相比，有至多10个，较佳地至多8个，更佳地至多5个，最佳地至多3个氨基酸被性质相似或相近的氨基酸所替换而形成多肽。
在本发明中，所述添加、缺失、修饰和/或取代的氨基酸数量，优选为不超过初始氨基酸序列总氨基酸数量的40％，更优选为不超过35％，更优选为1-33％，更优选为5-30％，更优选为10-25％，更优选为15-20％。
在本发明中，所述添加、缺失、修饰和/或取代的氨基酸数量通常是1、2、3、4或5个，较佳地为1-3个，更佳地为1-2个，最佳地为1个。
对于绞链区和跨膜区(跨膜结构域)，CAR可被设计以包括融合至CAR的胞外结构域的跨膜结构域。在一个实施方式中，使用天然与CAR中的结构域之一相关联的跨膜结构域。在一些例子中，可选择跨膜结构域，或通过氨基酸置换进行修饰，以避免将这样的结构域结合至相同或不同的表面膜蛋白的跨膜结构域，从而最小化与受体复合物的其他成员的相互作用。
嵌合抗原受体免疫细胞(CAR-免疫细胞)
在本发明中，提供了一种嵌合抗原受体免疫细胞，其包含本发明第一方面所述的嵌合抗原受体。
本发明的嵌合抗原受体免疫细胞可以是CAR-T细胞，也可以是CAR-NK细胞，CAR-巨噬细胞。优选地，本发明的嵌合抗原受体免疫细胞是CAR-T细胞。
如本文所用，术语“CAR-T细胞”、“CAR-T”、“本发明CAR-T细胞”均指本发明第五方面所述的CAR-T细胞。
CAR-T细胞较其它基于T细胞的治疗方式存在以下优势：(1)CAR-T细胞的作用过程不受MHC的限制；(2)鉴于很多肿瘤细胞表达相同的肿瘤标志物，针对某一种肿瘤标志物的CAR基因构建一旦完成，便可以被广泛利用；(3)CAR既可以利用肿瘤蛋白质标志物，又可利用糖脂类非蛋白质标志物，扩大了肿瘤标志物的靶点范围；(4)使用患者自体细胞降低了排异反应的风险；(5)CAR-T细胞具有免疫记忆功能，可以长期在体内存活。
如本文所用，术语“CAR-NK细胞”、“CAR-NK”、“本发明CAR-NK细胞”均指本发明第五方面所述的CAR-NK细胞。本发明CAR-NK细胞可用于TSHR高表达的肿瘤。
自然杀伤(NK)细胞是一类主要的免疫效应细胞，通过非抗原特异性途径去保护机体免受病毒感染和肿瘤细胞的侵袭。通过工程化(基因修饰)的NK细胞可能获得新的功能，包括特异性识别肿瘤抗原的能力及具有增强的抗肿瘤细胞毒作用。
与CAR-T细胞相比，CAR-NK细胞还具有一下优点，例如：(1)通过释放穿孔素和颗粒酶直接杀伤肿瘤细胞，而对机体正常的细胞没有杀伤作用；(2)它们释放很少量的细胞因子从而降低了细胞因子风暴的危险；(3)体外极易扩增及发展为“现成的”产品。除此之外，与CAR-T细胞治疗类似。
载体
编码期望分子的核酸序列可利用在本领域中已知的重组方法获得，诸如例如通过从表达基因的细胞中筛选文库，通过从已知包括该基因的载体中得到该基因，或通过利用标准的技术，从包含该基因的细胞和组织中直接分离。可选地，感兴趣的基因可被合成生产。
本发明也提供了包含本发明的核酸分子的载体。源于逆转录病毒诸如慢病毒的载体是实现长期基因转移的合适工具，因为它们允许转基因长期、稳定的整合并且其在子细胞中增殖。慢病毒载体具有超过源自致癌逆转录病毒诸如鼠科白血病病毒的载体的优点，因为它们可转导非增殖的细胞，诸如肝细胞。它们也具有低免疫原性的优点。
简单概括，通常可操作地连接本发明的表达盒或核酸序列至启动子，并将其并入表达载体。该载体适合于复制和整合真核细胞。典型的克隆载体包含可用于调节期望核酸序列表达的转录和翻译终止子、初始序列和启动子。
本发明的表达构建体也可利用标准的基因传递方案，用于核酸免疫和基因疗法。基因传递的方法在本领域中是已知的。见例如美国专利号5,399,346、5,580,859、5,589,466，在此通过引用全文并入。在另一个实施方式中，本发明提供了基因疗法载体。
该核酸可被克隆入许多类型的载体。例如，该核酸可被克隆入如此载体，其包括但不限于质粒、噬菌粒、噬菌体衍生物、动物病毒和粘粒。特定的感兴趣载体包括表达载体、复制载体、探针产生载体和测序载体。
进一步地，表达载体可以以病毒载体形式提供给细胞。病毒载体技术在本领域中是公知的并在例如Sambrook等(2001,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,ColdSpring Harbor Laboratory,New York)和其他病毒学和分子生物学手册中进行了描述。可用作载体的病毒包括但不限于逆转录病毒、腺病毒、腺伴随病毒、疱疹病毒和慢病毒。通常，合适的载体包含在至少一种有机体中起作用的复制起点、启动子序列、方便的限制酶位点和一个或多个可选择的标记(例如，WO01/96584；WO01/29058；和美国专利号6,326,193)。
已经开发许多基于病毒的系统，用于将基因转移入哺乳动物细胞。例如，逆转录病毒提供了用于基因传递系统的方便的平台。可利用在本领域中已知的技术将选择的基因插入载体并包装入逆转录病毒颗粒。该重组病毒可随后被分离和传递至体内或离体的对象细胞。许多逆转录病毒系统在本领域中是已知的。在一些实施方式中，使用腺病毒载体。许多腺病毒载体在本领域中是已知的。在一个实施方式中，使用慢病毒载体。
额外的启动子元件，例如增强子，可以调节转录开始的频率。通常地，这些位于起始位点上游的30-110bp区域中，尽管最近已经显示许多启动子也包含起始位点下游的功能元件。启动子元件之间的间隔经常是柔性的，以便当元件相对于另一个被倒置或移动时，保持启动子功能。在胸苷激酶(tk)启动子中，启动子元件之间的间隔可被增加隔开50bp，活性才开始下降。取决于启动子，表现出单个元件可合作或独立地起作用，以起动转录。
合适的启动子的一个例子为即时早期巨细胞病毒(CMV)启动子序列。该启动子序列为能够驱动可操作地连接至其上的任何多核苷酸序列高水平表达的强组成型启动子序列。合适的启动子的另一个例子为延伸生长因子-1α(EF-1α)。然而，也可使用其他组成型启动子序列，包括但不限于类人猿病毒40(SV40)早期启动子、小鼠乳癌病毒(MMTV)、人免疫缺陷病毒(HIV)长末端重复(LTR)启动子、MoMuLV启动子、鸟类白血病病毒启动子、艾伯斯坦-巴尔(Epstein-Barr)病毒即时早期启动子、鲁斯氏肉瘤病毒启动子、以及人基因启动子，诸如但不限于肌动蛋白启动子、肌球蛋白启动子、血红素启动子和肌酸激酶启动子。进一步地，本发明不应被限于组成型启动子的应用。诱导型启动子也被考虑为本发明的一部分。诱导型启动子的使用提供了分子开关，其能够当这样的表达是期望的时，打开可操作地连接诱导型启动子的多核苷酸序列的表达，或当表达是不期望的时关闭表达。诱导型启动子的例子包括但不限于金属硫蛋白启动子、糖皮质激素启动子、孕酮启动子和四环素启动子。
为了评估CAR多肽或其部分的表达，被引入细胞的表达载体也可包含可选择的标记基因或报道基因中的任一个或两者，以便于从通过病毒载体寻求被转染或感染的细胞群中鉴定和选择表达细胞。在其他方面，可选择的标记可被携带在单独一段DNA上并用于共转染程序。可选择的标记和报道基因两者的侧翼都可具有适当的调节序列，以便能够在宿主细胞中表达。有用的可选择标记包括例如抗生素抗性基因，诸如neo等等。
报道基因用于鉴定潜在转染的细胞并用于评价调节序列的功能性。通常地，报道基因为以下基因：其不存在于受体有机体或组织或由受体有机体或组织进行表达，并且其编码多肽，该多肽的表达由一些可容易检测的性质例如酶活性清楚表示。在DNA已经被引入受体细胞后，报道基因的表达在合适的时间下进行测定。合适的报道基因可包括编码荧光素酶、β-半乳糖苷酶、氯霉素乙酰转移酶、分泌型碱性磷酸酶或绿色萤光蛋白的基因(例如，Ui-Tei等，2000FEBS Letters479:79-82)。在本发明的一个实施方式中，报告基因是编码mKate2红色荧光蛋白的基因。合适的表达系统是公知的并可利用已知技术制备或从商业上获得。通常，显示最高水平的报道基因表达的具有最少5个侧翼区的构建体被鉴定为启动子。这样的启动子区可被连接至报道基因并用于评价试剂调节启动子-驱动转录的能力。
将基因引入细胞和将基因表达入细胞的方法在本领域中是已知的。在表达载体的内容中，载体可通过在本领域中的任何方法容易地引入宿主细胞，例如，哺乳动物、细菌、酵母或昆虫细胞。例如，表达载体可通过物理、化学或生物学手段转移入宿主细胞。
将多核苷酸引入宿主细胞的物理方法包括磷酸钙沉淀、脂质转染法、粒子轰击、微注射、电穿孔等等。生产包括载体和/或外源核酸的细胞的方法在本领域中是公知的。见例如Sambrook等(2001,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring HarborLaboratory,New York)。将多核苷酸引入宿主细胞的优选方法为磷酸钙转染。
将感兴趣的多核苷酸引入宿主细胞的生物学方法包括使用DNA和RNA载体。病毒载体，特别是逆转录病毒载体，已经成为最广泛使用的将基因插入哺乳动物例如人细胞的方法。其他病毒载体可源自慢病毒、痘病毒、单纯疱疹病毒I、腺病毒和腺伴随病毒等等。见例如美国专利号5,350,674和5,585,362。
将多核苷酸引入宿主细胞的化学手段包括胶体分散系统，诸如大分子复合物、纳米胶囊、微球、珠；和基于脂质的系统，包括水包油乳剂、胶束、混合胶束和脂质体。用作体外和体内传递工具(delivery vehicle)的示例性胶体系统为脂质体(例如，人造膜囊)。
在使用非病毒传递系统的情况下，示例性传递工具为脂质体。考虑使用脂质制剂，以将核酸引入宿主细胞(体外、离体(ex vivo)或体内)。在另一方面，该核酸可与脂质相关联。与脂质相关联的核酸可被封装入脂质体的水性内部中，散布在脂质体的脂双层内，经与脂质体和寡核苷酸两者都相关联的连接分子附接至脂质体，陷入脂质体，与脂质体复合，分散在包含脂质的溶液中，与脂质混合，与脂质联合，作为悬浮液包含在脂质中，包含在胶束中或与胶束复合，或以其他方式与脂质相关联。与组合物相关联的脂质、脂质/DNA或脂质/表达载体不限于溶液中的任何具体结构。例如，它们可存在于双分子层结构中，作为胶束或具有“坍缩的(collapsed)”结构。它们也可简单地被散布在溶液中，可能形成大小或形状不均一的聚集体。脂质为脂肪物质，其可为天然发生或合成的脂质。例如，脂质包括脂肪小滴，其天然发生在细胞质以及包含长链脂肪族烃和它们的衍生物诸如脂肪酸、醇类、胺类、氨基醇类和醛类的该类化合物中。
在本发明的一个优选的实施方式中，所述载体为腺相关病毒载体。
制剂
本发明提供了一种含有本发明第一方面所述的嵌合抗原受体CAR、本发明第二方面所述的核酸分子、本发明第三方面所述的载体、或本发明第四方面的宿主细胞或本发明第五方面所述的工程化免疫细胞，以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。在一个实施方式中，所述制剂为液态制剂。优选地，所述制剂为注射剂。优选地，所述制剂中所述CAR-T细胞的浓度为1×103-1×108个细胞/ml，更优地1×104-1×107个细胞/ml。
在一个实施方式中，所述制剂可包括缓冲液诸如中性缓冲盐水、硫酸盐缓冲盐水等等；碳水化合物诸如葡萄糖、甘露糖、蔗糖或葡聚糖、甘露醇；蛋白质；多肽或氨基酸诸如甘氨酸；抗氧化剂；螯合剂诸如EDTA或谷胱甘肽；佐剂(例如，氢氧化铝)；和防腐剂。本发明的制剂优选配制用于静脉内施用。
治疗性应用
本发明包括用编码本发明表达盒的慢病毒载体(LV)转导的细胞(例如，T细胞)进行的治疗性应用。转导的T细胞可靶向肿瘤细胞的标志物TSHR，协同激活T细胞，引起免疫细胞免疫应答，从而显著提高其对肿瘤细胞的杀伤效率。
因此，本发明也提供了刺激对哺乳动物的靶细胞群或组织的T细胞-介导的免疫应答的方法，其包括以下步骤：给哺乳动物施用本发明的CAR-细胞。
在一个实施方式中，本发明包括一类细胞疗法，分离病人自体T细胞(或者异源供体)，激活并进行基因改造产生CAR-T细胞，随后注入同一病人体内。这种方式患移植物抗宿主病概率极低，抗原被T细胞以无MHC限制方式识别。此外，一种CAR-T就可以治疗表达该抗原的所有癌症。不像抗体疗法，CAR-T细胞能够体内复制，产生可导致持续肿瘤控制的长期持久性。
在一个实施方式中，本发明的CAR-T细胞可经历稳固的体内T细胞扩展并可持续延长的时间量。另外，CAR介导的免疫应答可为过继免疫疗法步骤的一部分，其中CAR-修饰T细胞诱导对CAR中的抗原结合结构域特异性的免疫应答。例如，靶向TSHR的CAR-T细胞引起抗表达TSHR细胞的特异性免疫应答。
尽管本文公开的数据具体公开了包括串联的TSH蛋白α亚基和TSH蛋白β亚基、铰链和跨膜区、和CD28或4-1BB和CD3ζ信号传导结构域的腺相关病毒载体，但本发明应被解释为包括对构建体组成部分中的每一个的任何数量的变化。
可治疗的癌症包括没有被血管化或基本上还没有被血管化的肿瘤，以及血管化的肿瘤。癌症包括非实体瘤(诸如血液学肿瘤，例如白血病和淋巴瘤)和实体瘤。用本发明的CAR治疗的癌症类型包括但不限于癌、胚细胞瘤和肉瘤，和某些白血病或淋巴恶性肿瘤、良性和恶性肿瘤、和恶性瘤，例如肉瘤、癌和黑素瘤。也包括成人肿瘤/癌症和儿童肿瘤/癌症。
本发明的CAR-修饰T细胞也可用作对哺乳动物离体免疫和/或体内疗法的疫苗类型。优选地，哺乳动物为人。
对于离体免疫，以下中的至少一项在将细胞施用进入哺乳动物前在体外发生：i)扩增细胞，ii)将编码CAR的核酸引入细胞，和/或iii)冷冻保存细胞。
离体程序在本领域中是公知的，并在以下更完全地进行讨论。简单地说，细胞从哺乳动物(优选人)中分离并用表达本文公开的CAR的载体进行基因修饰(即，体外转导或转染)。CAR-修饰的细胞可被施用给哺乳动物接受者，以提供治疗益处。哺乳动物接受者可为人，和CAR-修饰的细胞可相对于接受者为自体的。可选地，细胞可相对于接受者为同种异基因的、同基因的(syngeneic)或异种的。
除了就离体免疫而言使用基于细胞的疫苗之外，本发明也提供了体内免疫以引起针对患者中抗原的免疫应答的组合物和方法。
本发明提供了治疗肿瘤的方法，其包括施用给需要其的对象治疗有效量的本发明的CAR-修饰的T细胞。
本发明的CAR-修饰的T细胞可被单独施用或作为药物组合物与稀释剂和/或与其他组分诸如IL-2、IL-17或其他细胞因子或细胞群结合施用。简单地说，本发明的药物组合物可包括如本文所述的靶细胞群，与一种或多种药学或生理学上可接受载体、稀释剂或赋形剂结合。这样的组合物可包括缓冲液诸如中性缓冲盐水、硫酸盐缓冲盐水等等；碳水化合物诸如葡萄糖、甘露糖、蔗糖或葡聚糖、甘露醇；蛋白质；多肽或氨基酸诸如甘氨酸；抗氧化剂；螯合剂诸如EDTA或谷胱甘肽；佐剂(例如，氢氧化铝)；和防腐剂。本发明的组合物优选配制用于静脉内施用。
本发明的药物组合物可以以适于待治疗(或预防)的疾病的方式施用。施用的数量和频率将由这样的因素确定，如患者的病症、和患者疾病的类型和严重度——尽管适当的剂量可由临床试验确定。
当指出“有效量”、“免疫学上有效量”、“抗肿瘤有效量”、“肿瘤-抑制有效量”或“治疗量”时，待施用的本发明组合物的精确量可由医师确定，其考虑患者(对象)的年龄、重量、肿瘤大小、感染或转移程度和病症的个体差异。可通常指出：包括本文描述的T细胞的药物组合物可以以104至109个细胞/kg体重的剂量，优选105至106个细胞/kg体重的剂量(包括那些范围内的所有整数值)施用。T细胞组合物也可以以这些剂量多次施用。细胞可通过使用免疫疗法中公知的注入技术(见例如Rosenberg等，New Eng.J.of Med.319:1676，1988)施用。对于具体患者的最佳剂量和治疗方案可通过监测患者的疾病迹象并因此调节治疗由医学领域技术人员容易地确定。
对象组合物的施用可以以任何方便的方式进行，包括通过喷雾法、注射、吞咽、输液、植入或移植。本文描述的组合物可被皮下、皮内、瘤内、结内、脊髓内、肌肉内、通过静脉内(i.v.)注射或腹膜内施用给患者。在一个实施方式中，本发明的T细胞组合物通过皮内或皮下注射被施用给患者。在另一个实施方式中，本发明的T细胞组合物优选通过i.v.注射施用。T细胞的组合物可被直接注入肿瘤，淋巴结或感染位置。
在本发明的某些实施方式中，利用本文描述的方法或本领域已知的其他将T细胞扩展至治疗性水平的方法活化和扩展的细胞，与任何数量的有关治疗形式结合(例如，之前、同时或之后)施用给患者，所述治疗形式包括但不限于用以下试剂进行治疗：所述试剂诸如抗病毒疗法、西多福韦和白细胞介素-2、阿糖胞苷(也已知为ARA-C)或对MS患者的那他珠单抗治疗或对牛皮癣患者的厄法珠单抗治疗或对具体肿瘤患者的其他治疗。在进一步的实施方式中，本发明的T细胞可与以下结合使用：化疗、辐射、免疫抑制剂，诸如，环孢菌素、硫唑嘌呤、甲氨喋呤、麦考酚酯和FK506，抗体或其他免疫治疗剂。在进一步的实施方式中，本发明的细胞组合物与骨髓移植、利用化疗剂诸如氟达拉滨、外部光束放射疗法(XRT)、环磷酰胺结合(例如，之前、同时或之后)而施用给患者。例如，在一个实施方式中，对象可经历高剂量化疗的标准治疗，之后进行外周血干细胞移植。在一些实施方式中，在移植后，对象接受本发明的扩展的免疫细胞的注入。在一个额外的实施方式中，扩展的细胞在外科手术前或外科手术后施用。
施用给患者的以上治疗的剂量将随着治疗病症的精确属性和治疗的接受者而变化。人施用的剂量比例可根据本领域接受的实践实施。通常，每次治疗或每个疗程，可将1×106个至1×1010个本发明的CAR-T细胞，通过例如静脉回输的方式，施用于患者。
本发明的主要优点包括：
1)本发明的CAR基于天然TSH蛋白构建，不存在免疫原性，可以有效避免CAR分子的免疫原性问题，可以更好促进CAR-T细胞在体内的存活。
2)本发明利用特定的TSH蛋白αβ亚基串联结构，构建了能够特异性靶向TSHR的CAR，具备良好的杀伤性能。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(New York:Cold Spring HarborLaboratory Press,1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
材料和方法
质粒构建
利用基因合成技术，合成人源TSH的两个亚基TSHα(NM_001303177.1，aa25-116)和TSHβ(NM_000549.5，aa21-138)的cDNA编码序列，两个亚基之间通过(G4S)3序列连接，得到TSHαβ(TSHα-TSHβ顺序连接)或TSHβα(TSHβ-TSHα顺序连接)，经NcoI和MluI双酶切后克隆到SFG逆转录病毒载体骨架上，构建SFG-TSHαβ-Flag-CD8-CD28-CD3ζ或SFG-TSHαβ-Flag-CD8-4-1BB-CD3ζ(TSHαβ-CAR)载体，或SFG-TSHβα-Flag-CD8-CD28-CD3ζ(TSHβα-CAR)；其中CD8代表CD8α铰链区序列和跨膜结构域编码序列，CD28为CD28的胞内共刺激结构域编码序列，4-1BB为4-1BB的胞内共刺激结构域编码序列，CD3ζ为CD3ζ的胞内结构域编码序列，并在TSHαβ或TSHβα和CD8α铰链区之间加入Flag用于检测CAR的表达情况(图2A和图3A)。
表达TSHαβ-CAR或TSHβα-CAR的逆转录病毒制备
提前一天在10cm皿中接种2×106个293T细胞，培养16h，待细胞贴壁后用于病毒包装，具体步骤如下：将30μL GeneJuice转染试剂加入470μL无血清IMDM培养基中混匀，室温孵育5min；在此期间另准备1.5mL EP管，将4μg TSHαβ-CAR或TSHβα-CAR质粒，4μg PeqPam-3和2μg RDF包装质粒混合；孵育结束后，将含有GeneJuice转染试剂的IMDM加入到质粒管中充分混匀，室温孵育15min；结束后，将混合物均匀滴加到293T细胞培养皿中，继续培养。48h后，收集含有病毒的培养基上清，经0.45μm滤膜过滤后，分装冻存于-80℃备用；培养皿中再次加入12mL新鲜IMDM完全培养基继续培养，24小时后，收集72h病毒上清，过滤后分装冻存于-80℃备用。
CAR-T细胞制备和体外扩增
从健康志愿者的外周血中分离PBMC淋巴细胞，将分离的淋巴细胞以每孔1×106个细胞的浓度加入到1μg/mL CD3和CD28抗体包被的24孔板中，刺激24h后，加入IL7(10ng/mL)和IL15(5ng/mL)，继续刺激24h后，收集细胞并计数，通过病毒感染制备CAR-T细胞，具体实验步骤如下：取1mL表达TSHαβ-CAR或TSHβα-CAR的病毒上清，加入到提前一天用RetroNectin包被的24孔板中，2000g离心1.5h，离心结束后，弃掉上清，每孔加入5×105个激活的T细胞，将培养板置于37培养箱，培养1h后1000g离心10min，离心结束后放入37℃，5％ CO2的培养箱中继续培养，72h后更换新鲜培养基，此后，每两天更换一次培养基；病毒感染4天后，取5×105个细胞，用anti-Flag抗体染色，经流式细胞仪检测病毒感染效率和CAR分子的表达情况(图2B-C和图3B-C)，12天后，收集CAR-T细胞，用于后续体外实验，检测CAR-T细胞杀伤功能。
构建过表达TSHR的靶细胞
已有的文献报道，TSHR在甲状腺癌肿瘤组织中高表达，但是在现有的甲状腺癌细胞系中几乎检测不到蛋白水平的表达，所以目前以TSHR为靶点的体外研究，均采用过表达的方式构建靶细胞模型。本发明人检测了甲状腺癌细胞系KTC-1和FTC-133中TSHR的表达，均未检测蛋白水平的表达，因此采用慢病毒感染的方式在上述细胞中过表达外源TSHR基因。以肿瘤细胞cDNA为模板，PCR扩增TSHR基因的cDNA编码序列，并通过XbaI和EcoRI双酶切将TSHR克隆至pCDH-CMV-MCS-IRES-GFP载体中，并利用293T细胞包装病毒，分别感染甲状腺癌细胞系KTC-1和FTC-133构建稳定过表达TSHR的靶细胞株；同时，构建只表达GFP的对照细胞株(图1)。
体外共培养检测CAR-T细胞杀伤功能
提前一天接种肿瘤细胞，按每孔2.5×105个细胞接种到24孔板中，培养过夜，待细胞贴壁后，每孔加入5×104个CAR+的TSHαβ-CAR-T细胞，效靶比为1:5，对照组中则加入NT(Non-transduced)细胞，细胞数与实验组总细胞数相同；共培养5天后，收集所有T细胞和肿瘤细胞，用CD3标记T细胞，GFP指示肿瘤细胞，ZombieAqua Dye(Biolegend)去除死细胞，通过流式细胞仪检测T细胞和残留肿瘤细胞比例。
ELISA检测细胞因子释放
在上述共培养杀伤实验中，收集共培养24h时的培养基上清，采用检测IFN-γ和IL2的ELISA试剂盒(Mabtech)，参考试剂盒说明书操作步骤检测共培养上清中这两种细胞因子的释放量。
流式检测
共培养体系中，T细胞通过APC-CD3抗体标记，肿瘤细胞通过GFP标记；CAR分子表达量则通过APC-anti-Flag抗体标记，样品经BD FACSCanto II流式细胞仪采集数据，每个样品收集10000个活细胞，经FlowJo 10软件分析数据。
实施例1TSHαβ-CAR-T和TSHβα-CAR-T细胞的构建及杀伤作用检测
基于受体和配体特异性结合的原理，将TSH的两个亚基TSHα(CGA)和TSHβ通过(G4S)3序列串联表达，并与CD8α的铰链区和跨膜区、CD28的胞内共刺激结构域或4-1BB的胞内共刺激结构域、CD3ζ的胞内结构域串联，构建了特异性靶向TSHR的第二代CAR(TSHαβ-CAR：TSHαβ-CD28ζ-CAR和TSHβα-CAR：TSHβα-CD28ζ-CAR)(图2A)，并通过病毒包装感染从健康志愿者外周血中分离的淋巴细胞制备了CAR-T细胞，从流式检测结果可以看出，表达TSHαβ-CAR和TSHβα-CAR的逆转录病毒可以有效感染T细胞并表达CAR分子，成功制备了CAR-T细胞(图2B)。共培养结果显示，TSHαβ-CAR-T可以有效杀伤肿瘤细胞，然而TSHβα-CAR-T无明显杀伤作用(图2C)。
实施例2TSHαβ-CAR-T细胞杀伤能力及特异性
为了进一步检测TSHαβ-CAR-T细胞靶向杀伤TSHR阳性肿瘤细胞的能力，将对照组和过表达TSHR的KTC-1和FTC-133细胞株与NT和TSHαβ-CAR-T细胞共培养，CAR+T细胞与肿瘤细胞比例为1:5，共培养5天后，收集所有T细胞和肿瘤细胞，用偶联APC荧光素的CD3抗体标记T细胞，通过流式细胞仪检测了残留的肿瘤细胞比例。如图所示，共培养5天后，TSHαβ-CAR-T细胞能有效清除TSHR阳性肿瘤细胞(图4)，同时伴随着大量细胞因子IFN-γ和IL2的释放，但是对不表达TSHR的对照组细胞则无杀伤作用，也未检测到细胞因子的释放(图5)。结果说明，TSHαβ-CAR-T细胞能特异性识别并杀伤TSHR阳性的甲状腺癌细胞。
讨论
经实验验证，人源TSH的两个亚基TSHα和TSHβ以TSHβ-TSHα顺序连接时无法结合TSHR，但出乎意料地，这两个亚基以特定顺序TSHα-TSHβ连接后，能够作为嵌合抗原受体的胞外结合域发挥结合TSHR的作用，并能够使CAR-T细胞特异性识别和杀伤TSHR阳性的靶细胞。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的序列
CGA(aa25-116)编码序列：
GCTCCTGATGTGCAGGATTGCCCAGAATGCACGCTACAGGAAAACCCATTCTTCTCCCAGCCGGGTGCCCCAATACTTCAGTGCATGGGCTGCTGCTTCTCTAGAGCATATCCCACTCCACTAAGGTCCAAGAAGACGATGTTGGTCCAAAAGAACGTCACCTCAGAGTCCACTTGCTGTGTAGCTAAATCATATAACAGGGTCACAGTAATGGGGGGTTTCAAAGTGGAGAACCACACGGCGTGCCACTGCAGTACTTGTTATTATCACAAATCT(SEQ ID NO.1)
CGA(aa25-116)氨基酸序列：
APDVQDCPECTLQENPFFSQPGAPILQCMGCCFSRAYPTPLRSKKTMLVQKNVTSESTCCVAKSYNRVTVMGGFKVENHTACHCSTCYYHKS(SEQ ID NO.2)
TSHβ(aa21-138)编码序列：
TTTTGTATTCCAACTGAGTATACAATGCACATCGAAAGGAGAGAGTGTGCTTATTGCCTAACCATCAACACCACCATCTGTGCTGGATATTGTATGACACGGGATATCAATGGCAAACTGTTTCTTCCCAAATATGCTCTGTCCCAGGATGTTTGCACATATAGAGACTTCATCTACAGGACTGTAGAAATACCAGGATGCCCACTCCATGTTGCTCCCTATTTTTCCTATCCTGTTGCTTTAAGCTGTAAGTGTGGCAAGTGCAATACTGACTATAGTGACTGCATACATGAAGCCATCAAGACAAACTACTGTACCAAACCTCAGAAGTCTTATCTGGTAGGATTTTCTGTC(SEQ ID NO.3)
TSHβ(aa21-138)氨基酸序列：
FCIPTEYTMHIERRECAYCLTINTTICAGYCMTRDINGKLFLPKYALSQDVCTYRDFIYRTVEIPGCPLHVAPYFSYPVALSCKCGKCNTDYSDCIHEAIKTNYCTKPQKSYLVGFSV(SEQ ID NO.4)
CD8α铰链区和跨膜区编码序列：
ACCACGACGCCAGCGCCGCGACCACCAACACCGGCGCCCACCATCGCGTCGCAGCCCCTGTCCCTGCGCCCAGAGGCGTGCCGGCCAGCGGCGGGGGGCGCAGTGCACACGAGGGGGCTGGACTTCGCCTGTGATATCTACATCTGGGCGCCCTTGGCCGGGACTTGTGGGGTCCTTCTCCTGTCACTGGTTATCACCCTTTACTGC(SEQ ID NO.5)
CD8α铰链区和跨膜区氨基酸序列：
TTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYC(SEQ ID NO.6)
CD28胞内共刺激结构域编码序列：
AGGAGTAAGAGGAGCAGGCTCCTGCACAGTGACTACATGAACATGA CTCCCCGCCGCCCCGGGCCCACCCGCAAGCATTACCAGCCCTATGCCCCA CCACGCGACTTCGCAGCCTATCGCTCC(SEQ ID NO.7)
CD28胞内共刺激结构域氨基酸序列：
RSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRS(SEQ ID NO.8)
4-1BB胞内共刺激结构域编码序列：
AAACGGGGCAGAAAGAAACTCCTGTATATATTCAAACAACCATTTAT GAGACCAGTACAAACTACTCAAGAGGAAGATGGCTGTAGCTGCCGATTTC CAGAAGAAGAAGAAGGAGGATGTGAACTG(SEQ ID NO.9)
4-1BB胞内共刺激结构域氨基酸序列：
KRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCEL(SEQ ID NO.10)
CD3ζ胞内结构域编码序列：
AGAGTGAAGTTCAGCAGGAGCGCAGACGCCCCCGCGTACCAGCAGGGCCAGAACCAGCTCTATAACGAGCTCAATCTAGGACGAAGAGAGGAGTACGATGTTTTGGACAAGAGACGTGGCCGGGACCCTGAGATGGGGGGAAAGCCGAGAAGGAAGAACCCTCAGGAAGGCCTGTACAATGAACTGCAGAAAGATAAGATGGCGGAGGCCTACAGTGAGATTGGGATGAAAGGCGAGCGCCGGAGGGGCAAGGGGCACGATGGCCTTTACCAGGGTCTCAGTACAGCCACCAAGGACACCTACGACGCCCTTCACATGCAGGCCCTGCCCCCTCGCTAA(SEQ ID NO.11)
人源CD3ζ胞内结构域氨基酸序列：
RVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGG KPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTAT KDTYDALHMQALPPR(SEQ ID NO.12)
TSHαβ-CD8α-CD28-CD3ζ编码序列：
ATGGAATTCGGCCTGAGCTGGCTGTTCCTGGTGGCCATCCTGAAGGGCGTGCAGTGCGCTCCTGATGTGCAGGATTGCCCAGAATGCACGCTACAGGAAAACCCATTCTTCTCCCAGCCGGGTGCCCCAATACTTCAGTGCATGGGCTGCTGCTTCTCTAGAGCATATCCCACTCCACTAAGGTCCAAGAAGACGATGTTGGTCCAAAAGAACGTCACCTCAGAGTCCACTTGCTGTGTAGCTAAATCATATAACAGGGTCACAGTAATGGGGGGTTTCAAAGTGGAGAACCACACGGCGTGCCACTGCAGTACTTGTTATTATCACAAATCTGGCGGCGGAGGATCTGGCGGAGGCGGAAGTGGCGGAGGGGGCTCTTTTTGTATTCCAACTGAGTATACAATGCACATCGAAAGGAGAGAGTGTGCTTATTGCCTAACCATCAACACCACCATCTGTGCTGGATATTGTATGACACGGGATATCAATGGCAAACTGTTTCTTCCCAAATATGCTCTGTCCCAGGATGTTTGCACATATAGAGACTTCATCTACAGGACTGTAGAAATACCAGGATGCCCACTCCATGTTGCTCCCTATTTTTCCTATCCTGTTGCTTTAAGCTGTAAGTGTGGCAAGTGCAATACTGACTATAGTGACTGCATACATGAAGCCATCAAGACAAACTACTGTACCAAACCTCAGAAGTCTTATCTGGTAGGATTTTCTGTCACGCGTGGATCCGACTACAAGGATGACGACGACAAGGGTGGTACCACGACGCCAGCGCCGCGACCACCAACACCGGCGCCCACCATCGCGTCGCAGCCCCTGTCCCTGCGCCCAGAGGCGTGCCGGCCAGCGGCGGGGGGCGCAGTGCACACGAGGGGGCTGGACTTCGCCTGTGATATCTACATCTGGGCGCCCTTGGCCGGGACTTGTGGGGTCCTTCTCCTGTCACTGGTTATCACCCTTTACTGCAGGAGTAAGAGGAGCAGGCTCCTGCACAGTGACTACATGAACATGACTCCCCGCCGCCCCGGGCCCACCCGCAAGCATTACCAGCCCTATGCCCCACCACGCGACTTCGCAGCCTATCGCTCCAGAGTGAAGTTCAGCAGGAGCGCAGACGCCCCCGCGTACCAGCAGGGCCAGAACCAGCTCTATAACGAGCTCAATCTAGGACGAAGAGAGGAGTACGATGTTTTGGACAAGAGACGTGGCCGGGACCCTGAGATGGGGGGAAAGCCGAGAAGGAAGAACCCTCAGGAAGGCCTGTACAATGAACTGCAGAAAGATAAGATGGCGGAGGCCTACAGTGAGATTGGGATGAAAGGCGAGCGCCGGAGGGGCAAGGGGCACGATGGCCTTTACCAGGGTCTCAGTACAGCCACCAAGGACACCTACGACGCCCTTCACATGCAGGCCCTGCCCCCTCGCTAA(SEQ ID NO.13)
TSHαβ-CD8α-CD28-CD3ζ氨基酸序列：
MEFGLSWLFLVAILKGVQCAPDVQDCPECTLQENPFFSQPGAPILQCMGCCFSRAYPTPLRSKKTMLVQKNVTSESTCCVAKSYNRVTVMGGFKVENHTACHCSTCYYHKSGGGGSGGGGSGGGGSFCIPTEYTMHIERRECAYCLTINTTICAGYCMTRDINGKLFLPKYALSQDVCTYRDFIYRTVEIPGCPLHVAPYFSYPVALSCKCGKCNTDYSDCIHEAIKTNYCTKPQKSYLVGFSVTRGSDYKDDDDKGGTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR(SEQ ID NO.14)
TSHαβ-CD8α-4-1BB-CD3ζ编码序列：
ATGGAATTCGGCCTGAGCTGGCTGTTCCTGGTGGCCATCCTGAAGGGCGTGCAGTGCGCTCCTGATGTGCAGGATTGCCCAGAATGCACGCTACAGGAAAACCCATTCTTCTCCCAGCCGGGTGCCCCAATACTTCAGTGCATGGGCTGCTGCTTCTCTAGAGCATATCCCACTCCACTAAGGTCCAAGAAGACGATGTTGGTCCAAAAGAACGTCACCTCAGAGTCCACTTGCTGTGTAGCTAAATCATATAACAGGGTCACAGTAATGGGGGGTTTCAAAGTGGAGAACCACACGGCGTGCCACTGCAGTACTTGTTATTATCACAAATCTGGCGGCGGAGGATCTGGCGGAGGCGGAAGTGGCGGAGGGGGCTCTTTTTGTATTCCAACTGAGTATACAATGCACATCGAAAGGAGAGAGTGTGCTTATTGCCTAACCATCAACACCACCATCTGTGCTGGATATTGTATGACACGGGATATCAATGGCAAACTGTTTCTTCCCAAATATGCTCTGTCCCAGGATGTTTGCACATATAGAGACTTCATCTACAGGACTGTAGAAATACCAGGATGCCCACTCCATGTTGCTCCCTATTTTTCCTATCCTGTTGCTTTAAGCTGTAAGTGTGGCAAGTGCAATACTGACTATAGTGACTGCATACATGAAGCCATCAAGACAAACTACTGTACCAAACCTCAGAAGTCTTATCTGGTAGGATTTTCTGTCACGCGTGGATCCGACTACAAGGATGACGACGACAAGGGTGGTACCACGACGCCAGCGCCGCGACCACCAACACCGGCGCCCACCATCGCGTCGCAGCCCCTGTCCCTGCGCCCAGAGGCGTGCCGGCCAGCGGCGGGGGGCGCAGTGCACACGAGGGGGCTGGACTTCGCCTGTGATATCTACATCTGGGCGCCCTTGGCCGGGACTTGTGGGGTCCTTCTCCTGTCACTGGTTATCACCCTTTACTGCAAACGGGGCAGAAAGAAACTCCTGTATATATTCAAACAACCATTTATGAGACCAGTACAAACTACTCAAGAGGAAGATGGCTGTAGCTGCCGATTTCCAGAAGAAGAAGAAGGAGGATGTGAACTGAGAGTGAAGTTCAGCAGGAGCGCAGACGCCCCCGCGT ACCAGCAGGGCCAGAACCAGCTCTATAACGAGCTCAATCTAGGACGAAGAGAGGAGTACGATGTTTTGGACAAGAGACGTGGCCGGGACCCTGAGATGGGGGGAAAGCCGAGAAGGAAGAACCCTCAGGAAGGCCTGTACAATGAACTGCAGAAAGATAAGATGGCGGAGGCCTACAGTGAGATTGGGATGAAAGGCGAGCGCCGGAGGGGCAAGGGGCACGATGGCCTTTACCAGGGTCTCAGTACAGCCACCAAGGACACCTACGACGCCCTTCACATGCAGGCCCTGCCCCCTCGCTAA(SEQ ID NO.15)
TSHαβ-CD8α-4-1BB-CD3ζ氨基酸序列：
MEFGLSWLFLVAILKGVQCAPDVQDCPECTLQENPFFSQPGAPILQCMGCCFSRAYPTPLRSKKTMLVQKNVTSESTCCVAKSYNRVTVMGGFKVENHTACHCSTCYYHKSGGGGSGGGGSGGGGSFCIPTEYTMHIERRECAYCLTINTTICAGYCMTRDINGKLFLPKYALSQDVCTYRDFIYRTVEIPGCPLHVAPYFSYPVALSCKCGKCNTDYSDCIHEAIKTNYCTKPQKSYLVGFSVTRGSDYKDDDDKGGTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR(SEQ ID NO.16)
TSHβα-CD8α-CD28-CD3ζ编码序列：
ATGGAATTCGGCCTGAGCTGGCTGTTCCTGGTGGCCATCCTGAAGGGCGTGCAGTGCTTTTGTATTCCAACTGAGTATACAATGCACATCGAAAGGAGAGAGTGTGCTTATTGCCTAACCATCAACACCACCATCTGTGCTGGATATTGTATGACACGGGATATCAATGGCAAACTGTTTCTTCCCAAATATGCTCTGTCCCAGGATGTTTGCACATATAGAGACTTCATCTACAGGACTGTAGAAATACCAGGATGCCCACTCCATGTTGCTCCCTATTTTTCCTATCCTGTTGCTTTAAGCTGTAAGTGTGGCAAGTGCAATACTGACTATAGTGACTGCATACATGAAGCCATCAAGACAAACTACTGTACCAAACCTCAGAAGTCTTATCTGGTAGGATTTTCTGTCGGCGGCGGAGGATCTGGCGGAGGCGGAAGTGGCGGAGGGGGCTCTGCTCCTGATGTGCAGGATTGCCCAGAATGCACGCTACAGGAAAACCCATTCTTCTCCCAGCCGGGTGCCCCAATACTTCAGTGCATGGGCTGCTGCTTCTCTAGAGCATATCCCACTCCACTAAGGTCCAAGAAGACGATGTTGGTCCAAAAGAACGTCACCTCAGAGTCCACTTGCTGTGTAGCTAAATCATATAACAGGGTCACAGTAATGGGGGGTTTCAAAGTGGAGAACCACACGG CGTGCCACTGCAGTACTTGTTATTATCACAAATCTACGCGTGGATCCGACTACAAGGATGACGACGACAAGGGTGGTACCACGACGCCAGCGCCGCGACCACCAACACCGGCGCCCACCATCGCGTCGCAGCCCCTGTCCCTGCGCCCAGAGGCGTGCCGGCCAGCGGCGGGGGGCGCAGTGCACACGAGGGGGCTGGACTTCGCCTGTGATATCTACATCTGGGCGCCCTTGGCCGGGACTTGTGGGGTCCTTCTCCTGTCACTGGTTATCACCCTTTACTGCAGGAGTAAGAGGAGCAGGCTCCTGCACAGTGACTACATGAACATGACTCCCCGCCGCCCCGGGCCCACCCGCAAGCATTACCAGCCCTATGCCCCACCACGCGACTTCGCAGCCTATCGCTCCAGAGTGAAGTTCAGCAGGAGCGCAGACGCCCCCGCGTACCAGCAGGGCCAGAACCAGCTCTATAACGAGCTCAATCTAGGACGAAGAGAGGAGTACGATGTTTTGGACAAGAGACGTGGCCGGGACCCTGAGATGGGGGGAAAGCCGAGAAGGAAGAACCCTCAGGAAGGCCTGTACAATGAACTGCAGAAAGATAAGATGGCGGAGGCCTACAGTGAGATTGGGATGAAAGGCGAGCGCCGGAGGGGCAAGGGGCACGATGGCCTTTACCAGGGTCTCAGTACAGCCACCAAGGACACCTACGACGCCCTTCACATGCAGGCCCTGCCCCCTCGCTAA(SEQ ID NO.17)
TSHβα-CD8α-CD28-CD3ζ氨基酸序列：
MEFGLSWLFLVAILKGVQCFCIPTEYTMHIERRECAYCLTINTTICAGYCMTRDINGKLFLPKYALSQDVCTYRDFIYRTVEIPGCPLHVAPYFSYPVALSCKCGKCNTDYSDCIHEAIKTNYCTKPQKSYLVGFSVGGGGSGGGGSGGGGSAPDVQDCPECTLQENPFFSQPGAPILQCMGCCFSRAYPTPLRSKKTMLVQKNVTSESTCCVAKSYNRVTVMGGFKVENHTACHCSTCYYHKSTRGSDYKDDDDKGGTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR(SEQ ID NO.18)

Claims (10)

1.一种嵌合抗原受体(CAR)，其特征在于，所述的CAR含有一靶向TSHR的胞外结合域，并且所述的胞外结合域包括如下式(I)所示的结构：
Tα-L-Tβ(I)，
其中，
各“-”独立地为连接肽或肽键；
Tα为TSH蛋白α亚基、或其片段；
Tβ为TSH蛋白β亚基、或其片段；
L为无或连接肽。
2.如权利要求1所述的嵌合抗原受体，其特征在于，所述的Tα的氨基酸序列如SEQ IDNO.2所示。
3.如权利要求1所述的嵌合抗原受体，其特征在于，所述的Tβ的氨基酸序列如SEQ IDNO.4所示。
4.如权利要求1所述的嵌合抗原受体，其特征在于，所述的L序列为(G4S)n，其中n为选自1-6的整数。
5.如权利要求1所述的嵌合抗原受体，其特征在于，所述CAR的结构如下式II所示：
S-EB-F-H-TM-C-CD3ζ(II)
式中，
各“-”独立地为连接肽或肽键；
S无或信号肽序列；
EB是所述的胞外结合域；
H是无或铰链区；
TM是跨膜结构域；
C是无或胞内共刺激结构域；
CD3ζ是源于CD3ζ的胞内结构域编码序列；
F是无或标记蛋白。
6.如权利要求1所述的嵌合抗原受体，其特征在于，所述的嵌合抗原受体CAR的氨基酸序列如SEQ ID NO.14或16所示。
7.一种核酸分子，其特征在于，所述核酸分子编码如权利要求1所述的嵌合抗原受体。
8.一种载体，其特征在于，所述的载体含有如权利要求7所述的核酸分子。
9.一种宿主细胞，其特征在于，所述的宿主细胞含有如权利要求8所述的载体或染色体中整合有外源的如权利要求7所述的核酸分子或表达如权利要求1所述的CAR。
10.一种工程化免疫细胞，其特征在于，所述的免疫细胞含有如权利要求8所述的载体或染色体中整合有外源的如权利要求7所述的核酸分子或表达如权利要求1所述的CAR。
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