キメラ抗原受容体シグナル伝達のホスホプロテオミクス解析で細胞機能に影響する動力学的差異と量的差異が明らかに

Sci. Signal. 21 Aug 2018:
Vol. 11, Issue 544, eaat6753
DOI: 10.1126/scisignal.aat6753

Alexander I. Salter^1,2, Richard G. Ivey², Jacob J. Kennedy², Valentin Voillet³, Anusha Rajan^1,2, Eva J. Alderman^1,2,*, Uliana J. Voytovich², Chenwei Lin², Daniel Sommermeyer^1,2,†, Lingfeng Liu^1,2,‡, Jeffrey R. Whiteaker², Raphael Gottardo³, Amanda G. Paulovich², and Stanley R. Riddell^1,2,4,§

¹ Program in Immunology, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA 98109, USA.
² Clinical Research Division, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA 98109, USA.
³ Vaccine and Infectious Disease Division, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA 98109, USA.
⁴ Department of Medicine, University of Washington School of Medicine, Seattle, WA 98195, USA.

§ Corresponding author. Email: sriddell@fhcrc.org

* Present address: Juno Therapeutics, Seattle, WA 98109, USA.

† Present address: Medigene Immunotherapies GmbH, Planegg/Martinsried 82152, Germany.

‡ Present address: Fudan University, Shanghai 200433, China.

要約

キメラ抗原受容体（CAR）は抗原認識ドメインを細胞内シグナル伝達ドメインと連結し、T細胞の特異性と機能を再指示する。CD28/CD3ζまたは4-1BB/CD3ζシグナル伝達ドメインをもつCARを発現するT細胞は、難治性B細胞悪性腫瘍の治療に有効だが、そのエフェクター機能、臨床上の有効性、毒性には差がみられる。この差は、多岐にわたるシグナル伝達カスケードの活性化によって引き起こされるものと推定される。われわれは、初代培養ヒトCD8⁺ CD28/CD3ζおよび4-1BB/CD3ζ CAR T細胞における刺激誘導性のリン酸化イベントを質量分析法で解析し、いずれの構築物も同様のシグナル伝達中間体を活性化することを見出した。CD28/CD3ζ CARを刺激すると、より迅速で大規模なタンパク質リン酸化の変化が活性化され、この変化はエフェクターT細胞様の表現型および機能と相関した。対照的に、4-1BB/CD3ζ CAR T細胞ではT細胞の記憶関連遺伝子が優先的に発現し、in vivoで定着した腫瘍に対して持続性の抗腫瘍活性を呈した。CAR CD28シグナル伝達ドメインに変異を誘発させることによって、CD28/CD3ζ CARシグナル強度の増大がCAR複合体におけるこのドメインとLckとの構成的関連に部分的に関連していることが実証された。これらのデータは、CARシグナル伝達経路は受容体の構成に使用されたドメインのみからは予測できないことと、シグナル強度がT細胞の運命を決める重要な鍵であることを示している。このように、シグナル強度に基づいて目的に合わせてCARをデザインすれば、臨床上の有効性の改善と毒性の低下につながる可能性がある。

Citation: A. I. Salter, R. G. Ivey, J. J. Kennedy, V. Voillet, A. Rajan, E. J. Alderman, U. J. Voytovich, C. Lin, D. Sommermeyer, L. Liu, J. R. Whiteaker, R. Gottardo, A. G. Paulovich, S. R. Riddell, Phosphoproteomic analysis of chimeric antigen receptor signaling reveals kinetic and quantitative differences that affect cell function. Sci. Signal. 11, eaat6753 (2018).