In einer am 13. August 2023 in Nature Communications veröffentlichten Studie stellte ein Forscherteam fest, dass die Schleife der komplementaritätsbestimmenden Region (CDR) in einem variablen Einzelkettenfragment (scFv) zur CAR-Aggregation führen kann, die wiederum zum Versagen chimärer Antigenrezeptoren (CAR)-T-Zellen, zum Zelltod und zu einer verringerten Reaktivität der Tumorzellen auf die Expression von Zielantigenen führen kann, was wiederum eine antigenunabhängige Aktivierung und potenzielle Funktionsbeeinträchtigungen zur Folge hat.

Die CAR-T-Zelltherapie ist hochwirksam zur Behandlung von Blutkrebs, und bei dieser Zelltherapie ist das Design der CARs noch wichtiger. In dieser Studie wurde die extrazelluläre Domäne des humanen Interleukin-13-Rezeptors alpha 2 (IL13R alpha 2) mithilfe des multiBac-Expressionssystems zusammen mit BirA-Biotinligase exprimiert. Nach einer Reihe optimierter Expressionen des Rezeptorproteins folgten Reinigung und Proteinvalidierung. Eine synthetische humane scFv-Bibliothek wurde für das Phagendisplay-Screening verwendet, und entsprechende scFv-Antikörper wurden durch Festphasenscreening und Bindungsassayanalyse für die Produktion ausgewählt. Geeignete Antikörper wurden für die Konstruktion und Verpackung lentiviraler Vektoren durch SPR- und ELISA-Assays ausgewählt. Die Forscher transduzierten und kultivierten anschließend T-Zellen und untersuchten anschließend die CAR in diesen Zellen mittels konfokaler Mikroskopie. Die Verteilung ist oben. Um das Verhalten von CAR-T-Zellen zu analysieren, untersuchten die Forscher die Bindung von CAR-T-Zellen an rekombinantes IL13R α 2, färbten T-Zell-Oberflächenmarker und untersuchten die Expression von CAR auf der Oberfläche und im Zellinneren. Darüber hinaus untersuchten sie die CAR-T-Zellproliferation und Zytokinsekretion sowie die Genexpression in verschiedenen CAR-T-Konstrukten und betonten deren Unterschiede. In-vivo-Experimente umfassen die Implantation von Tumorzellen in situ in Mäuse, gefolgt von einer CAR-T-Therapie und der Überwachung des Tumorwachstums durch In-vivo-Bildgebungssysteme (IVIS). Die statistische Analyse erfolgt mit GraphPad Prism und Standardsignifikanzmarkern.

In der aktuellen Studie untersuchten Forscher die Struktur des CAR-Konstrukts, sein extrazelluläres scFv, den Linker und zusätzliche Domänen, um deren Einfluss auf die CAR-T-Zell-Leistung zu verstehen. Es wurde festgestellt, dass die CDR-Schleife innerhalb des scFv für die Antigenerkennung verantwortlich ist und bestimmte Strukturen innerhalb des scFv unbeabsichtigt die CAR-Signalgebung aktivieren und so die T-Zell-Funktion beeinträchtigen können. Die Interaktionen innerhalb der CDR-Schleife können die Stabilität von CAR zusätzlich beeinträchtigen. Kleine Unterschiede in der CDR-Schleife können die Effektivität von CAR-T-Zellen stark verändern, und es wurde eine neue Schnellscreening-Methode für das CAR-Verhalten vorgeschlagen.

Der Schlüssel zur CAR-T-Zelltherapie (Chimäre Antigenrezeptor-T-Zelltherapie) liegt darin, die Immunantwort der T-Zellen zu koordinieren, T-Zellen zu modifizieren, CAR-Gene einzufügen und diese als chimäre Antigenrezeptor-CAR-Proteine ​​auf der Oberfläche der T-Zellen zu exprimieren. CAR kann Antigene auf der Oberfläche von Krebszellen direkt erkennen und so eine spezifische therapeutische Methode zur Identifizierung und Abtötung von Krebszellen im Körper des Patienten ermöglichen. Seit 2017 hat die FDA sechs CAR-T-Zelltherapien zur Behandlung von Blutkrebsarten wie Lymphomen zugelassen. Die Behandlung solider Tumoren ist jedoch nach wie vor schwierig, da umgebende Mediatoren die CARs daran hindern können, Antigene auf der Tumoroberfläche zu erkennen. Zudem weisen solide Tumoren eine Heterogenität auf, die es aufgrund der Unterschiede innerhalb des gleichen Krebstyps im Körper erschwert, therapeutische Effekte zu erzielen.