B-ALL中的CD19调节因子

确定肿瘤中CD19表面丰度的基因调节机制是降低免疫疗法抗原逃逸问题的基础方向之一。

研究人员选择利用全基因组CRISPR-Cas9筛选，使用单导RNA（sgRNA）深度测序，为所有五种细胞系检测了200个CD19激活因子和200个CD19抑制因子。

用于筛选的5个表达Cas9的人CD19+B细胞系包括：

3个来自B-ALL的Reh, NALM6和697；

2个来自慢性淋巴细胞白血病的HG3；

和来自B细胞淋巴瘤(TMD8)的成熟B细胞肿瘤细胞系。

筛选结果包括：

其中，有22个CD19激活因子和6个CD19阻遏因子是Cas9+Reh, Cas9+697和Cas9+NALM6细胞特有的：如CANX和SEC61A1 ；

还有5个CD19激活因子和3个CD19阻遏因子是Cas9+HG3和Cas9+TMD8常见的；

PAX5   可促进CD19启动子9激活，PTBP1可抑制CD19内含子2；这二者作为B-ALL CD19激活子，与   CD19的基因组调控和mRNA加工高度相关   。

DNA结合转录因子ZNF143是跨越Cas9+Reh、Cas9+697和Cas9+NALM6的CD19激活因子之一。

NUDT21   是CD19表达的最有力   抑制因子   之一。

Nat Immunol (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01314-y

ZNF143：

已知可与YY1和TAF1共定位，并可能调节细胞类型特异性、启动子-增强子和DNA环的形成。ZNF143可直接结合CD19位点，通过锌指激活基因表达。

分析表现为：

与sgROSA-mCherry +细胞相比，sgZNF143-mCherry + Cas9+Reh、Cas9+697和Cas9+NALM6细胞中CD19 mRNA表达明显下调；

在Reh、697和NALM6细胞系中，ZNF143依赖的全局转录变化几乎没有重叠。

NUDT21：

相反，RNA结合蛋白NUDT21通过调节CD19 mRNA聚腺苷酸化和稳定性来限制CD19的表达。B-ALL细胞中NUDT21的缺失增加了CD19的表达以及对CD19特异性CAR-T和双特异性T细胞接合器的敏感性。

在CAR-T和blinatumomab治疗的人B-ALL患者中，NUDT21 mRNA的上调与疾病复发时CD19的丢失相一致。

分析表现为：

在健康和白血病的Prog_B1和Prog_B2 B细胞祖亚群中，NUDT21 mRNA表达与CD19 mRNA呈正相关；

而在幼稚B细胞和记忆B细胞中，这种显著相关性降低；

在CD19hi NALM6 B-ALL细胞中，NUDT21蛋白的丰度与CD19蛋白的表达呈正相关，这些细胞根据CD19的表达分为四分位。

模型验证结果：

小鼠模型中：NUDT21通过识别pre-mRNA分子3 ' -UTR pA位点上游的5 ' -UGUA-3 '序列，促进pre-mRNA 3 '端切割和聚腺苷酸化(pA)。

模拟CD19 CAR-T治疗B-ALL的血管化的三维(3D)微流体模型：

CD19 CAR-T细胞杀死sgCD19-mCherry+ Cas9+Reh细胞的数量比杀死sgROSA-mCherry + Cas9+Reh的细胞更少，不过没有达到统计学意义。

同时CD19 CAR-T细胞杀死的sgNUDT21-mCherry + Cas9+Reh细胞明显更多。

小结

CD19 CAR-T治疗ALL复发的机制是多样的，不过干预注入的免疫细胞基因组可能是一种比较便捷、比较直观的处理方式。

同时，这一方法也给CRISPR工具和mRNA疗法的开发提供了一个方向。全球性预防性疫苗的市场过后，mRNA作为辅助工具打入免疫疗法早已“盘踞”的肿瘤领域正在得到探索（如BioNTech的mRNA联合CAR-T治疗）。

参考资料：

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9510525/#CR3

2. Witkowski, M.T., Lee, S., Wang, E. et al. NUDT21 limits CD19 levels through alternative mRNA polyadenylation in B cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Immunol (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01314-y

3. Bai Z, Woodhouse S, Zhao Z, Arya R, Govek K, Kim D, Lundh S, Baysoy A, Sun H, Deng Y, Xiao Y, Barrett DM, Myers RM, Grupp SA, June CH, Fan R, Camara PG, Melenhorst JJ. Single-cell antigen-specific landscape of CAR T infusion product identifies determinants of CD19-positive relapse in patients with ALL. Sci Adv. 2022 Jun 10;8(23):eabj2820. doi: 10.1126/sciadv.abj2820. Epub 2022 Jun 8. PMID: 35675405; PMCID: PMC9177075.

来源：闲谈 Immunology 2022-10-02