圣裘德儿童研究医院的科学家改进了对急性髓系白血病 (AML) 的嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞免疫疗法，在实验室中展示了更好的疗效。为了克服 CAR T 细胞的常见问题，研究人员创建了一种额外的治疗方法，使用小肽来发现和消除癌细胞。该研究还表明，结合 AlphaFold 预测蛋白质模型的计算方法如何帮助了解结构如何影响抗原识别和治疗效果。研究结果发表在今天的《细胞报告医学》杂志上。

CAR T 细胞疗法对患者自身的免疫细胞进行重新编程，使其靶向癌症特异性蛋白质，已在治疗一些复发性白血病方面取得了成功。然而，有时治疗会不成功，因为没有目标蛋白的癌细胞仍然可以生长，逃避治疗并导致复发。 AML 的复发率很高，导致该疾病的总体预后较差。

St. Jude 团队认为，通过对两种不同的癌症相关蛋白(而不是仅一种)来克服 AML 模型中的免疫逃逸问题是可能的。其他人也尝试过类似的方法，但遇到了双特异性 CAR 结构的问题。科学家们通过在 CAR 中添加一个小肽作为第二个靶蛋白的结合剂来克服这些问题，然后通过对其改进的结构进行计算结构分析来证实他们的结果。

“这项研究最令人兴奋的一个方面是，这种方法可以广泛推广到其他肿瘤，”圣裘德骨髓移植和细胞治疗系的资深通讯作者Paulina Velauez博士说。 “我们专注于白血病，但将双特异性 CAR 设计与计算预测相结合可以广泛推断用于其他肿瘤，例如实体瘤和脑瘤。”

通过添加第二个小型条形码扫描仪来改进双重定位

研究人员创建的 CAR 设计独特。它是一个单一分子，包括结合特定靶标(其抗原)的抗体区域和结合单独靶标的一个短肽。

Velauez 说：“CAR 的两个不同结合域就像拥有两台而不是一台条形码扫描仪，寻找合适的条形码，即目标癌症相关蛋白。” “通常，一辆汽车只有一个条形码扫描仪。在这里，我们将两个略有不同的条形码扫描仪放在一起，如果其中任何一个检测到合适的目标条形码，就会激活抗癌免疫治疗反应。”

两个结合域通过接头连接，以允许结合两种不同的癌症相关蛋白。这与该领域之前的双靶向方法有很大不同，后者通常使用两个完整的基于抗体的结合片段。

“我们展示了寻找创造性方法来执行双抗原靶向的价值，”第一作者、圣裘德骨髓移植和细胞治疗系 Jaquelyn Zoine 博士说。 “之前的双特异性 CAR 方法使用两个基于抗体的单链可变片段，它们是物理上的大分子，可能会相互妨碍，有时会导致结合不良或效率低下。相反，我们的方法添加了一个小肽，使我们的 CAR 能够与任一平台结合以防止免疫逃逸。”

在体外和体内实验中，双靶点 CAR 的表现均优于单靶点 CAR ，这证明了改善 CAR T 细胞功能的前景。

用人工智能解开双目标构建体的性能

“我们展示了一个原理证明，可以解释并可能扩展 CAR 设计库，”合著者 M. Madan Babu博士、FRS、圣裘德数据驱动发现卓越中心主任和 George J Pedersen Endowed说道。结构生物学系生物数据科学系主任。 “但挑战也随之而来。我们如何知道选择什么链接器?我们如何知道需要多少身体灵活性?”

由于靶向分子及其桥接两个结合域的接头的物理结构可能会引起内部干扰，从而阻止与癌细胞上的靶标结合，因此确定哪种类型的接头在有效疗法中更常见可能会带来未来的改进。计算结构预测以及结构与实验结果的比较向 St. Jude 小组证实，更短、更灵活的连接子在他们的模型中效果更好。

巴布说：“如果我们有一个刚性连接器连接条形码扫描仪，它只能扫描癌细胞上的有限体积，从而使其在寻找目标方面的效率降低。” “我们发现，当连接体具有足够的灵活性和较短的长度，使其不会自身折叠时，它可以扫描更大的体积，并且更有可能找到癌细胞上的目标蛋白。这样您就拥有了一对更有效的协同工作的条码扫描仪。”