科学者ら、CAR-T細胞を操作しアルツハイマー病のアミロイドを標的に

セントルイスのワシントン大学のJonathan Kipnis率いる科学者らは、凝集Aβを認識するキメラ抗原受容体（CAR）を発現するようにT細胞を操作できることを報告した。マウスでは、これらのCARを安定発現するT細胞が硬膜のアミロイドを減少させた一方、一過性の受容体発現を示すバージョンは脳内のプラークを除去した。この発見は2月9日付のPNASに掲載された。

研究者らは、lecanemabの可変領域の重鎖および軽鎖のコード配列を融合して単鎖アミロイド結合断片を作製し、それをCD28共刺激ドメインおよびCD3ζシグナル伝達ドメインに連結してCARを構築した。この構築物をウイルスベクターにパッケージした。

第一著者のPavle Boskovic氏らは、野生型マウスの脾臓からCD4+ヘルパーT細胞を単離し、この構築物を安定発現するように導入した。がん治療において標的細胞を破壊するために用いられる細胞傷害性CD8+細胞とは異なり、CD4+細胞は活性化されるとミクログリアを含む他の免疫細胞を動員する。科学者らは、生後6か月の5xFADマウスの眼静脈に、3週間間隔でCAR CD4+ T細胞を2回注射した。これらのマウスは、複数のアルツハイマー病関連変異を担持するヒトAPPおよびPSEN1トランスジーンを発現し、この月齢までに豊富なアミロイド病理を発現する。

6週間後、橋静脈近傍の硬膜の約2%にアミロイドが含まれていたが、生理食塩水を注射した対照群では7%であった。2024年、Kipnisグループは、分子が橋静脈を囲む「カフ」を通って脳実質に出入りすることを報告していた。このアプローチでは、脳自体のアミロイド病理に変化は見られなかった。

著者らは、安定したCAR発現のためのウイルス遺伝子導入は、まれに神経変性を引き起こす可能性のある過剰な免疫活性化のリスクをもたらすと考えている。彼らは代替戦略として、CD4+ T細胞にlecanemab CAR mRNAをトランスフェクションし、細胞が一時的にのみ受容体を発現するようにした。10日間隔で、これらの一過性CAR-T細胞を5xFADマウスの眼静脈に3回注射した。3週間間隔で2回投与された安定導入CAR-T細胞とは対照的に、このより頻繁な投与計画は脳自体のアミロイドプラークを減少させた。

Kipnis氏は、より短い期間に多くの用量を投与することが脳のプラーク減少に関与した可能性が高いと考えている。反復投与は、ウイルス導入細胞を用いるよりも安全である可能性もある。著者らは、これらのlecanemab CAR-T細胞が硬膜または実質からアミロイドをどのように減少させるのか、まだ解明していない。Kipnis氏は、細胞が宿主の免疫細胞（ミクログリアなど）を動員する因子を分泌してその役割を果たすのではないかと推測しており、今後の研究でこのメカニズムが明らかになるだろうと述べた。

CARは、T細胞を特定の標的に向け直す、実験室で作製された細胞膜受容体である。1980年代後半、イスラエルのレホヴォトにあるワイツマン科学研究所のZelig Eshhar氏らは、単鎖抗体断片を、CAR受容体が標的に結合するとT細胞を活性化する細胞内シグナル伝達ドメインに融合することで、最初のバージョンを作製した。これは概念的な突破口ではあったが、これらのCARはT細胞の活性化を弱くしか誘発しなかった。1990年代後半から2000年代初頭にかけて、科学者らはCARに副次的活性化シグナルを模倣する共刺激ドメインを追加し始めた。これにより、がんの動物モデル、その後ヒトにおいて、細胞の活性化と生存が劇的に改善された。

CAR-T療法は血液がんに最も効果的であり、B細胞成熟抗原やCD19などの表面タンパク質を標的とすることで、T細胞を悪性B細胞に向ける。

CAR-Tの安全性への懸念に対処する並行研究として、Ludwig LausanneのMelita Irving氏とGreta Maria Paola Giordano Attianese氏が主導し、École Polytechnique Fédérale de Lausanneの共同研究者らとともに行った研究で、遠隔操作で可逆的にオフにできる革新的なCAR-T細胞プラットフォームが作製された。この研究結果はNature Chemical Biologyに掲載され、健常細胞への副次的損傷のリスクや、生命を脅かす可能性のある免疫過剰活性化などの困難な障壁に対処するものである。

この新しい技術は、細胞表面での受容体の完全性を調節する「薬剤制御オフスイッチ型タンパク質間相互作用CAR（DROP-CAR）」を介して、CAR-T細胞の制御を強化する。このシステムは、以前のオフスイッチ設計のようにCAR構成要素を分解したり、CAR-T細胞死を誘導したりするものではない。その代わりに、完全にヒト由来の要素からなる精密に設計されたタンパク質界面を利用しており、免疫原性を最小限に抑えている。細胞外ドメインには、計算設計されたヒトタンパク質であるdmLD3が含まれ、これはBCL-2と非常に高い親和性で結合する。CARの抗原結合部分には、相補的なBCL-2断片が付加されている。

BCL-2への高親和性結合で知られるFDA承認のがん治療薬venetoclaxは、このシステムにおける分子リモコンとして機能する。venetoclaxを投与すると、dmLD3-BCL-2相互作用を競合的に破壊し、細胞外CAR構造を解離させ、受容体を分解させ、CAR-T細胞の腫瘍標的機能を効果的に沈黙させる。重要なことに、venetoclaxの除去によりCAR受容体は急速に再集合し、細胞傷害活性が回復する。この可逆的なメカニズムにより、アポトーシスや細胞除去を誘発することなく、CAR-T細胞の機能を正確に時間的に調節でき、治療サイクルを通じて治療用細胞集団を維持できる。

DROP-CAR設計は、抗原駆動性疲弊に対する潜在的な解決策を提供する。これは、免疫抑制性の腫瘍微小環境における持続的な刺激が、エフェクター機能を抑制するエピジェネティックおよびトランスクリプトームの再編成を特徴とする機能不全T細胞状態につながる現象である。この設計により、CAR-T細胞を一時的に「休止」させ、再活性化前に休息して機能を回復させることを可能にする治療プロトコルが実現する。このような時間的制御は、しばしば高度に抑制的な環境を示す固形腫瘍に対するCAR-T療法の耐久性と有効性を延長する可能性がある。