单细胞功能蛋白组学助力凯特和Carl June团队的Car-T研究

细胞治疗

临床研究方案

IsoPlexis 单细胞功能蛋白质组技术将单细胞技术和功能性蛋白质组学结合起来采用独特的微流控微室反应和抗体条码专利技术在单细胞水平对分泌的多种细胞因子和胞内磷酸化蛋白组等在活细胞状态下进行高灵敏多重检测分析，对功能蛋白进行定性、定量，以此洞察单细胞功能异质性。

通过简单易用的生信分析软件对单细胞数据进行自动分析，得到具有指导性的结果，帮助下一步决策。

CD19 CAR-T 治疗NHL临床疗效相关生物标志物

发表文章：Preinfusion polyfunctional anti-CD19 chimeric antigen receptor T cells are associated with clinical outcomes in NHL， Blood（2018 年，IF=25）

研究背景：非霍奇金淋巴瘤（NHL）患者接受 CAR-T 细胞治疗之后，出现 IL-15 升高和 CAR-T 细胞扩增等现象。但是，输注之 前 CAR-T 细胞的功能与临床治疗的结果存在何种的关联，哪些功能指标与临床结果有显著相关性，这些问题没有人研究过。研 究者希望通过研究得到清晰的结论。

实验设计：在单细胞蛋白组检测中，将制备的 CAR-T 细胞与表达 CD19 抗原的 K562 细胞进行共培养，使用表达神经因子生长 受体的 K562 细胞作为阴性对照。使用IsoCode单细胞蛋白质组学的适应性免疫芯片对 CAR-T 细胞进行多重因子检测，计算细 胞多功能指数（PSI）。

实验结果：研究者使用包括在群组水平上检测单个因子的浓度，检测 CAR-T 细胞中 CD4+ 细胞和 CD8+ 细胞的比例，检测 CAR-T 细胞中不同亚群细胞的百分比，以及使用过单细胞蛋白组技术检测并计算 PSI 指数等检测对 CAR-T 细胞进行表征。所有 结果中只有 PSI 指数能够和患者治疗后是否对治疗产生应答建立相关性。而且， PSI 指数与临床中的不良反应，如等级大于 3 的细胞因子释放综合症和神经毒性有显著相关性。

技术亮点：文章首次提出PSI作为区分患者响应的CAR-T输注细胞生物标志物，与其他多种基于批量水平的标志物相比，只有 PSI能够提供具有显著差异的区分响应和非响应患者的标志物信息。

Carl June 团队研究细胞治疗B-ALL缓解机制研究及生物标志物

发表文章：Single-cell antigen-specific landscape of CAR T infusion product identifies determinants of CD19-positive relapse in patients with ALL , Science Advances（2022 年，IF=14.1）

研究目的：难治性的急性淋巴细胞白血病（B-ALL）在接受细胞治疗一年后 30-60% 会出现复发的情况。

实验设计：为了探讨复发的原因，研究者研究了 49 位接受靶向 CD19 CAR-T 治疗的病人，其中 26 名病人对治疗无复发完全 响应，另外 23 名病人发生 CD19 阳性复发。两组研究者分别使用IsoCode单细胞功能蛋白组技术和流式技术检测了病人预输 注的 CAR-T 细胞。

使用 CD19-3T3 对来自 22 名患者的输注产品（CHP959 试验）进行刺激后进行单细胞分泌蛋白组检测。提取TH 2 相关细胞因子的原始数据，包括IL-4、IL-5和IL-13，用于下游分析。

实验结果： 我们发现 CR 患者的 T H 2 FSI 显着高于 RL 患者（图G）。仅 TH2细胞因子的平均强度也能够区分 CR 和 RL 患者， 而分泌频率没有发现显着差异。此外，IL-5 FSI 的预测能力高于组合 TH2 FSI 的预测能力（图H）。这些数据证明了 TH2 功能 缺陷与 CD19 阳性复发之间存在普遍且强有力的关联。

结论：流式技术确定了病人体内的 CAR-T 细胞没有减少或是表型变化，但是使用单细胞分析蛋白芯片分析两组病人细胞分泌 的因子时发现 TH2 细胞相关的三种因子 IL-4、IL-5、IL-13 中 IL-5 在治疗缓解或是持续有效的病人有显著差异。可以将 IL-5 当 做治疗缓解的一个生物标志物，另外深入研究为何 IL-5 的表达发生变化，做为新的治疗研究方向。

TCR-T回输产品的活性与临床响应相关性

发表文章：Infusion Product TNFα, Th2, and STAT3 Activities Are Associated with Clinical Responses to Transgenic T-cell Receptor Cell Therapy, Cancer Immunol Res（2023， IF=10.1 ）

研究目的： 在癌症免疫疗法中，基于TCR-T的细胞疗法有望解决特定类型的实体瘤问题；然而，不同的患者反应和复发的可能 性表明这种治疗方法仍然需要不断改进。本研究探索TCR-T疗法中患者反应的临床生物标志物，通过测定TCR-T单细胞层面细 胞因子分泌、单细胞磷蛋白和患者血清中细胞因子来了解影响TCR-T治疗成功的关键因素。

实验设计：该研究评估了在临床试验中27位接受MART-1和NY-ESO-1特异性TCR-T细胞治疗的黑色素瘤和肉瘤患者在回输前的 TCR-T细胞和患者血浆。对TCR-T中的CD4+ 和CD8+T细胞使用IsoCode单细胞分泌蛋白组和胞内信号通路芯片探索适应性免疫 相关细胞因子和信号通路蛋白的分泌和表达，并使用CodePlex细胞因子芯片分析患者血清的细胞因子浓度。

实验结果： 我们发现 CR 患者的 T H 2 FSI 显着高于 RL 患者（图G）。仅 TH2细胞因子的平均强度也能够区分 CR 和 RL 患者， 而分泌频率没有发现显着差异。此外，IL-5 FSI 的预测能力高于组合 TH2 FSI 的预测能力（图H）。这些数据证明了 TH2 功能 缺陷与 CD19 阳性复发之间存在普遍且强有力的关联。

结论：结果揭示了特定蛋白质组活性与临床结果之间的相关性。值得注意的是，CD8+ T细胞的TNF-α功能性分泌和 STAT3活性（FSI）的增加与更优异的临床反应和患者生存率显着相关。这一发现为未来增强TCR-T设计提供了一条潜在途径。此外，该研究表明，较高的CD4+ Th2细胞多功能强度指数（PSI）与较差的临床反应和肿瘤负荷百分比变化增加相关，这表明 Th2活性可能会干扰TCR-T治疗。