1989年，布鲁塞尔自由大学的两名本科生被要求测试骆驼的冷冻血清，并偶然发现了一种以前未知的抗体。它是人体抗体的小型化版本，仅由两条重蛋白链组成，而不是两条轻链和两条重链。正如他们最终报道的那样，抗体的存在不仅在骆驼中得到证实，而且在骆驼和羊驼中得到证实。
快进30年。在本周的PNAS杂志上，波士顿儿童医院和麻省理工学院的研究人员表明，这些迷你抗体进一步缩小以创造所谓的纳米抗体，可能有助于解决癌症领域的问题：使CAR T细胞疗法在实体肿瘤中发挥作用。
对于血癌非常有希望，嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法通过基因工程改造患者自身的T细胞，使其更好地攻击癌细胞。例如，Dana-Farber /波士顿儿童癌症和血液疾病中心目前正在使用CAR T细胞疗法治疗复发性急性淋巴细胞白血病(ALL)。
但CAR T细胞并不擅长消除实体瘤。在实体肿瘤上很难找到可以作为安全靶标的癌症特异性蛋白质。实体瘤也受细胞外基质，作为屏障的蛋白质支持网以及弱化T细胞攻击的免疫抑制分子的保护。
重新思考CAR T细胞
这就是纳米体进入的地方。二十年来，它们基本上都掌握在比利时团队手中。但专利于2013年到期后，情况发生了变化。
波士顿儿童和PNAS研究的高级研究员，蜂窝和分子医学项目的免疫学家Hidde Ploegh博士说：“许多人进入游戏并开始欣赏纳米抗体的独特性质。”
一个有用的属性是他们增强的定位能力。波士顿儿童医院的Ploegh和他的团队与麻省理工学院科赫综合癌症研究所的Noo Jalikhani博士和理查德海因博士合作，利用纳米抗体携带成像剂，可以精确显示转移性癌症。
Hynes团队将纳米抗体靶向肿瘤的细胞外基质或ECM - 瞄准成像剂不是在癌细胞本身，而是在围绕它们的环境中。这些标记物对于许多肿瘤是常见的，但通常不出现在正常细胞上。
“我们的实验室和Hynes实验室是为数不多的积极推行这种针对肿瘤微环境的方法，”Ploegh说。“大多数实验室都在寻找肿瘤特异性抗原。”
针对肿瘤保护剂
Ploegh的实验室将这个想法用于CAR T细胞疗法。他的团队，包括Hynes实验室的成员，瞄准了使实体肿瘤难以治疗的因素。
他们创造的CAR T细胞上镶嵌着识别肿瘤环境中特定蛋白质的纳米体，带有信号，指导它们杀死它们所绑定的任何细胞。一种蛋白质EIIIB是纤连蛋白的变体，仅在为肿瘤提供营养的新形成的血管中发现。另一种是PD-L1，是一种免疫抑制蛋白，大多数癌症用于沉默接近T细胞。
生物化学家Jessica Ingram，Dana-Farber癌症研究所博士，Ploegh的合作伙伴和论文的合着者，领导了制造业。她将开车到马萨诸塞州的阿默斯特，从两只羊驼，Bryson和Sanchez收集T细胞，给它们注射感兴趣的抗原并收集它们的血液，以便在波士顿进一步加工以产生微型抗体。
服用黑色素瘤和结肠癌
在两个单独的黑色素瘤小鼠模型中测试，以及在小鼠中的结肠腺癌模型中，基于纳米抗体的CAR T细胞杀死肿瘤细胞，显着减缓肿瘤生长并改善动物的存活，没有明显的副作用。
Ploegh认为工程化的T细胞通过多种因素共同作用。它们对肿瘤组织造成损害，这往往会刺激炎症免疫反应。靶向EIIIB可能以一种减少肿瘤血液供应的方式损害血管，同时使它们对癌症药物更具渗透性。
“如果你破坏当地的血液供应并导致血管渗漏，你或许可以改善其他可能更难进入的东西的运送，”Ploegh说。“我认为我们应该把这看作是联合治疗的一部分。”
未来发展方向
Ploegh认为他的团队的方法可能对许多实体肿瘤有用。他特别感兴趣的是在胰腺癌和胆管癌模型中测试基于纳米抗体的CAR T细胞，胆管癌是英格拉姆于2018年去世的胆管癌。
Ploegh说，技术本身可以进一步发展。
“纳米抗体可能携带一种细胞因子来增强对肿瘤的免疫反应，杀死肿瘤的毒性分子和放射性同位素在近距离照射肿瘤，”他说。“CAR T细胞是打开门的打击公羊;其他元素将完成这项工作。理论上，你可以为一个T细胞装备多个嵌合抗原受体，并达到更高的精度。这就是我们想要的喜欢追求。“
Yushu Joy Xie是波士顿儿童细胞与分子医学项目和麻省理工学院科赫研究所的研究生，也是该论文的第一作者。支持者包括Lustgarten基金会，国家科学基金会，国立卫生研究院，美国胃肠病学会，霍华德休斯医学研究所国防部和国家癌症研究所。