慢性肾病(CKD)是全球范围内发病率和致残率极高的重大慢性疾病,其核心病理特征是肾脏间质纤维化,即细胞外基质(ECM)异常沉积,导致肾功能不可逆损伤。尽管肾纤维化已被公认为CKD进展的关键驱动力,但目前临床上尚无针对纤维化的有效治疗手段。传统药物多聚焦于控制高血压、糖尿病等基础病因,难以逆转已形成的纤维化。
近年来,嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法在肿瘤免疫治疗领域取得突破性进展,并逐步拓展至自身免疫、心血管等非肿瘤疾病。此前,针对成纤维细胞活化蛋白(FAP)的CAR-T细胞已被证实可缓解小鼠心脏纤维化,但其在肾脏等其他器官的应用受限,且存在潜在副作用。
近日,Cell Stem Cell杂志发表了山东大学团队最新研究,论文提出并验证了靶向肾脏ECM(细胞外基质)产生细胞的CAR-T细胞疗法,显著缓解了多种CKD模型的纤维化病理,为肾病及其心血管并发症的治疗带来全新思路。其中本文所用靶向ECM的PDGFRβ CAR mRNA由APExBIO定制合成。

期刊 Cell Stem Cell
IF值 20.4
核心发现
研究团队对DOCA/盐诱导的高血压性肾损伤小鼠肾脏进行单细胞RNA测序 (scRNA-seq),识别出23个细胞亚群。通过ECM相关基因表达评分,发现成纤维细胞、周细胞和肌成纤维细胞是ECM的主要生产者,且成纤维细胞在高血压状态下贡献最大。进一步分析发现,血小板源性生长因子受体β(PDGFRβ)在上述三类ECM产生细胞中高特异性高表达,且几乎所有肌成纤维细胞均来源于PDGFRβ谱系。免疫荧光染色也证实了PDGFRβ在成纤维细胞(PDGFRα)、周细胞(NG2)和肌成纤维细胞(α-SMA)的高表达。因此,团队将PDGFRβ确定为之后抗纤维化CAR-T的靶点。

图1 PDGFRβ是抗纤维化CAR-T靶向CKD的潜在表面抗原
研究团队设计了针对小鼠PDGFRβ的二代CAR结构,转导小鼠脾源T细胞,流式细胞检测50-80%的T细胞能成功表达CAR(图2A)。体外实验显示,PDGFRβ CAR-T细胞对TGF-β预处理的肾间质成纤维细胞具有强烈杀伤活性,效果与FAP CAR-T相当(图2C)。随后在多种CKD模型(DOCA/盐诱导高血压、Ang II诱导、糖尿病肾病、单侧输尿管梗阻等)中进行验证,PDGFRβ CAR-T细胞过继治疗均显著改善肾功能(GFR、UACR、SCr、BUN),降低血压,减少肾脏及心脏主动脉纤维化。并且与FAP CAR-T相比,PDGFRβ CAR-T在肾脏和心脏血管周围纤维化的缓解上更具优势。

图2 PDGFRβ CAR-T疗法可以防止高血压小鼠的纤维化相关病理
scRNA-seq和免疫荧光结果显示,PDGFRβ CAR-T治疗后,肾脏中成纤维细胞、周细胞和肌成纤维细胞比例显著下降(图3 A-B),肾实质细胞比例上升。转录组分析提示,ECM相关通路基因表达下调,而上调基因则富集于肾小管重吸收和代谢通路,免疫组化证实胶原I (COL1A1)、波形蛋白(vimentin)等纤维化标志物减少,提示肾功能得到恢复。

图3 mPDGFRβ CAR-T细胞减少ECM产生细胞,恢复高血压小鼠肾功能
团队为实现小鼠体内T细胞原位转化为PDGFRβ CAR-T细胞,构建了CD5抗体修饰的脂质纳米颗粒(LNP)用于递送PDGFRβ CAR mRNA。体外细胞转染显示,相比使用IgG抗体作为对照修饰合成LNP,CD5修饰的LNP转染T细胞能高表达mPDGFRβ-CAR(图4B)。体内直接注射CD5/LNP-mPDGFRβ-CAR显示约6% 脾脏T细胞能被成功转化(图 4C)。在之后的治疗实验中证明使用LNP体内生成CAR-T细胞这种方式同样显著缓解CKD小鼠的肾脏、心脏、血管纤维化,且CAR-T细胞在体内持续时间有限,有助于降低潜在毒性。

图4 PDGFRβ体内产生的CAR-T细胞改善高血压小鼠纤维化相关病理
最后团队构建了针对人PDGFRβ的CAR-T细胞,体外细胞验证其对表达PDGFRβ的HEK293T细胞具有特异杀伤活性。另外,在人多能干细胞(hPSC)来源的肾类器官CKD模型中进行验证,结果显示hPDGFRβ CAR-T细胞能有效减少胶原沉积,改善肾小管和足细胞损伤,且对正常肾类器官无明显毒性。

图5 hPDGFRβ CAR-T细胞减少肾脏类器官CKD模型中的肾小管间质纤维化
研究亮点与创新
1
首次系统性提出并验证靶向ECM产生细胞的CAR-T疗法治疗肾纤维化的可行性与有效性。
2
PDGFRβ作为新一代抗纤维化CAR-T靶点,覆盖多种ECM产生细胞,疗效优于传统FAP靶点。
3
创新采用LNP体内递送mRNA生成CAR-T细胞,简化工艺、提升安全性。
4
人源化CAR-T细胞在肾类器官模型中验证,为临床转化奠定基础。
5
多器官(肾、心、血管)纤维化均获缓解,展现系统性治疗潜力。
小结
本研究为慢性肾病及其心血管并发症的治疗带来了全新思路和希望。通过靶向ECM产生细胞的CAR-T疗法,显著缓解了多种CKD模型的纤维化病理,且安全性良好。未来,随着CAR结构优化、递送技术进步及临床试验推进,CAR-T疗法有望成为肾纤维化等难治性疾病的颠覆性治疗手段。



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