CAR 세포 치료 연구 모델: 전문가와의 대화

키메라 면역 수용체로도 알려진 키메라 항원 수용체(CARs)는 암세포 표면의 특정 항원을 인식하고 결합할 수 있다. T 세포나 자연살해(NK) 세포와 같은 암 표적 CARs을 가진 유전 공학 면역 세포는 강력한 세포 치료 도구의 역할을 할 수 있다. 암세포 면역 요법은 최근 수십 년간 가장 흥미로운 과학 및 의학적 돌파구 중 하나이다.

CAR 세포 치료에 대한 간략한 배경

CAR 구조에 포함된 3개의 지역 도메인: 세포외 도메인, 막횡단 도메인 및 세포내 신호 도메인. 세포외 도메인은 항체 단일 사슬 가변(VH-링커-VL, scFv) 및 종양 표적 항원의 인식을 표적으로 하는 힌지 영역을 포함한다. CAR-T 세포는 CAR로 무장한 T 세포이다. CAR 분자의 scFv 세그먼트는 T 세포에 특정 표적을 제공할 수 있으며 세포내 신호 도메인은 T 세포를 활성화하기 위해 이벤트를 복제하는 것을 목표로 한다. 따라서 T 세포와 비교하여 CAR-T 세포의 전투 효율성이 크게 향상된다.

비록CAR T 세포 요법 백혈병, 림프종 등과 같은 혈액암 환자에게 특히 효과적인 것으로 나타났지만 모든 질병에 완벽하게 적용할 수는 없다. 연구자들은 이식편대숙주병(GVDH)을 피하기 위해 TCR과 CD52를 제거하여 범용 CAR-T 세포를 생성하는 등 이러한 한계를 극복하기 위해 다양한 솔루션을 시도하고 있다. 이 접근법은 제조 및 동종이계 또는 보편적으로 적용 가능한 CAR-T 세포 요법 치료에 대한 적용 범위를 넓히는 데 사용할 수 있다. 동시에 많은 연구자들은 T 세포의 친척인 자연살해(NK) 세포에 대한 CAR의 잠재적 응용 연구에 집중했다. CAR-NK 세포가 동종 세포 치료에 적합하고 CAR-T 세포에 비해 독특한 이점을 제공한다는 점을 고려할 때 CAR-NK 세포 치료는 빠르게 성장하는 연구 분야가 됐다.

세포 치료 모델 전문가와의 Q&A: Shawn Zhou 박사

우리는 Shawn Zhou 박사와 당사의 독점적인 C-NKG 마우스와 같은 차세대 면역 결핍 마우스 모델이 어떻게 암 면역 요법 연구에 유리한 기능을 가지고 있는지를 포함하여 현재 세포 치료 연구에 사용되는 다양한 유형의 마우스 모델에 대해 이야기했다.

Shawn Zhou 박사

전기:

2012년 중국과학원 상하이생물과학연구소에서 분자유전학 박사학위를 취득하고 2013년부터 2014년까지 터프츠대학교 의생명공학과에서 박사후연구원을 수행했다. 2015년부터 2020년까지 GenScript Biotechnology Company에서 수석 과학자 및 수석 프로젝트 매니저로 근무했다. 2021년부터 Cyagen에서 R&D 디렉터로 근무하고 있었다. 항체 약물, 유전자 및 세포 치료 전임상 연구에 대한 경험이 풍부하다.

1.암 면역 요법에서 어떤 유형의 마우스 모델이 약물 효능, 독성, 약력학 및 약동학 연구에 사용될 수 있나요?

동물 모델은 암 면역 요법의 전임상 평가에서 중요한 역할을 한다. 적절한 동물 모델의 확립은 종양 형성 및 전이의 메커니즘을 연구하고 심지어 항암제의 효능을 검증하는 강력한 도구를 제공한다.

면역 결핍 마우스는 면역 체계에서 하나 이상의 면역 구성 요소(예: T, B, NK 세포)에 결함이 있는 마우스를 말한다. 이런 유형의 마우스는 인간 종양이 마우스에서 성장할 수 있고 현재 인간 암세포주 유래 이종이식(CDX) 및 환자 유래 종양 이종이식(PDX)을 확립하는 최고의 모델이기 때문에 종양학 연구에 널리 사용된다.

상이한 유형의 모델이 상이한 유형의 면역 요법에 사용될 수 있다.

면역 체크포인트 억제제 및 면역 체계 조절제/활성화제의 경우 두 가지 유형의 마우스 모델을 사용할 수 있다. 하나는 인간화된 표적 유전자를 가진 동계 모델이고 다른 하나는 인간 면역 체계(HIS)가 이식된 면역 결핍 마우스의 CDX 또는 PDX 모델이다. 동계 인간화 모델에서는 마우스 면역 체계로 마우스 종양을 연구하고 표적 유전자만 인간화한 반면 CDX/PDX HIS 모델에서는 인간 면역 체계로 인간 종양을 연구하고 있다.

면역 세포 치료(예: CAR-T 또는 CAR-NK)의 경우 면역 결핍 마우스의 동계 모델 또는 CDX/PDX 모델을 사용할 수 있지만 CDX/PDX 모델은 인간 면역 체계가 이식된 마우스를 만드는 데 드는 높은 비용과 기술적 어려움 없이 인간 종양에 대한 인간 CAR-T세포의 항종양 활성을 연구할 수 있기 때문에 더 선호된다.

2.앞서 언급한 인간 면역 체계 이식 마우스 모델의 장점과 한계는 무엇인가요?

인간 면역 체계 이식 마우스 모델은 일반적으로 인간 PBMCs 및/또는 인간 줄기 세포(예: CD34+ 조혈 줄기 세포(HSC) 인간화 마우스)를 포함한다. 그들은 인간 면역 체계를 더 잘 모방한다는 측면에서 부분적으로 인간화된 모델(예: 유전 공학 hPD1 발현 마우스 모델)보다 낫고 앞서 언급한 것처럼 온전한 인간 면역 체계에서 인간 종양을 연구할 수 있다. 그러나 여전히 몇 가지 제한 사항이 있다.

(1) PBMC 이식 모델은 치명적인 인간 항마우스 이식편대숙주병(GvHD)을 개발한다.

(2) 실험 결과는 다양한 인간 면역 세포 공여자의 이질성으로 인해 다를 수 있다.

(3) 인간 면역 체계 이식 마우스 모델은 일반적으로 유전자 공학적 인간화(부분 인간화된) 마우스 모델보다 더 비싸다.

3.암 면역 요법 연구를 위한 마우스 모델의 가장 중요한 최근 발전은 무엇이라고 생각합니까?

기존의 면역 결핍 마우스 모델(예: C-NKG 또는 NSG)을 기반으로 T, B 또는 NK 세포의 기능 또는 증식을 조절하기 위해 사이토카인(예: IL6, I15 등)을 발현하는 차세대 면역 결핍 마우스 모델이 개발되고 있다.

C-NKG 마우스는Il2rg 유전자를 제거하기 위해 NOD-Scid 배경 균주를 사용하여 Cyagen에서 독립적으로 개발한 중증 면역 결핍 모델이다. NKG 마우스 모델은 면역 결핍도가 높은 것으로 알려져 종양, 면역, 자가면역질환, 면역치료백신, 이식편대숙주병(GVHD) 연구, 안전성 평가 등에서 우수한 성과를 보이고 있다. 예를 들어, 인간IL2트랜스제닉 C-NKG 마우스는 종양침윤성림프구(TILs) 치료 효과 평가에 사용할 수 있습니다. 인간IL15 트랜스제닉 C-NKG 마우스는 CAR-NK 치료 효과 평가에 사용할 수 있다.

C-NKG 마우스는 흉선 림프종 발병 경향이 높은 NOD SCID 마우스에 비해 수명이 연장되었다. C-NKG 모델은 이식된 조혈 줄기 세포(HSCs), 말초 혈액 단핵 세포(PBMCs), CDXs, PDXs 및 성인줄기세포 및 조직과 호환된다.

C-NKG 마우스와 같은 차세대 면역 결핍 마우스 모델은 암 면역 요법 연구에 유리한 몇 가지 기능을 가지고 있다.

● 성숙한 T, B 및 자연살해(NK) 면역 세포 부족

● 보체 활동 감소

● 대식세포 및 수지상세포의 기능 장애

● 연령에 따른 T 및 B 세포 누출의 매우 낮은 발생률

● 매우 낮은 림프종 발병률(NOD SCID 모델과 다름)

● 장기 및 단기 실험에 모두 사용 가능

● 당뇨병이 발생하지 않음

결론: 암 면역요법용 마우스 모델

이상적인 비인간 모델은 인간 종양 미세 환경의 다양한 측면을 재현하고 인간 면역 체계를 시뮬레이션할 수 있다. 이러한 HIS 모델은 암 면역 요법의 급속한 발전에 기여해 왔다. Zhou박사는 Caitlin Smith(Biocompare 대신)와 암 면역 요법을 테스트할 때 적절한 HIS 동물 모델 시스템 선택의 중요성에 대해 이야기했다.

Cyagen Biomodels의 R&D 디렉터인 Shawn Zhou는"인간 면역 시스템 마우스 모델은 이론적으로 부분적으로 인간화된 모델보다 더 낫습니다. 모델이 인간의 생체 내 조건을 최대한 모방하기 때문입니다."라고 말했다.그러나 몇 가지 제한 사항이 있다. PBMC 기반 모델은 이식편대숙주병을 일으킬 수 있고 다른 인간 기증자의 면역 세포를 사용한 실험은 반복성 문제를 겪을 수 있으며 이종이식 모델의 비용이 더 많이 드는 등을 예로 들 수 있다.

면역 체크포인트 억제제 약물의 효능은 인간 면역 체크포인트 표적(예: PD1)을 발현하는 인간화 마우스 모델 또는 인간 면역 체계(HIS) 재구성 마우스 모델, 즉 “중증 복합 면역결핍(SCID) 마우스가 림프구(T, B 및 NK 세포), 단핵구 및 수지상 세포를 포함하는 면역 세포의 한 종류인 말초 혈액 단핵 세포(PBMCs)에서 평가될 수 있습니다”라고 Zhou 박사는 말했다.

마우스 모델은 또한 다른 많은 암 치료 도구를 개발하는 데 사용된다. Zhou 박사는 "단클론 항체(예: 항클라우딘18.2 항체 약물) 및 면역 체계 조절제(예: 사이토카인 IL-6 약물)의 경우, 인간 암 세포유래 이종이식(CDX) 또는 환자유래 이종이식(PDX)을 인간 PBMC(예: hPBMC C-NKG) 또는 인간 조혈 줄기 세포(예: hCD34 C-NKG)와 함께 중증 면역 결핍 마우스에 이식하여 적절한 마우스 모델을 생성할 수 있습니다.”라고 말했다. Zhou 박사는 “치료 백신(예: 신생항원 약물)의 경우 암 세포유래 이종이식(CDX) 또는 환자유래 이종이식(PDX)의 적절한 마우스 모델은 일반적으로 인간 PBMCs와 인간 항원 제시 세포(APCs, 예: 수지상 세포)를 모두 이식하여 생성됩니다.”라고 말했다.

암 면역 요법 연구를 위한 마우스 모델의 혁신은 최첨단 모델로 계속된다. 예를 들어, Cyagen의 C-NKG SCID 마우스 모델은 인간 세포 또는 조직 이식 후 다른 SCID 마우스보다 더 높은 생존율을 나타내며 이식 시 더 많은 비율의 인간 세포 또는 조직을 수용할 수 있다. Zhou 박사는 "C-NKG 모델은 이식된 조혈 줄기 세포(HSCs), 말초 혈액 단핵 세포(PBMCs), PDXs, CDXs 또는 성체 줄기 세포 및 조직과 호환됩니다."라고 말했다. 특정 면역 체계 조절제가 있는C-NKG와 같은 최신 면역 결핍 마우스 모델은 T, B 또는 NK 세포를 조절하는 데 더 적합하다. "예를 들어, 인간 IL2 형질전환 C-NKG 마우스는 종양 침윤 림프구 치료 효능 평가에 사용될 수 있고 인간 IL15 형질전환 C-NKG 마우스는 CAR-NK 치료 효능 평가에 사용될 수 있습니다."라고 Zhou박사는 말했다.

암 면역 요법 연구를 위한 Cyagen의 마우스 모델

질병의 동물 모델은 약물 스크리닝 및 효능 평가뿐만 아니라 인간 질병 발달의 메커니즘을 연구하는 데 없어서는 안 될 도구이다. 연구자에게 최고 품질의 모델을 제공하기 위해 Cyagen은 유전자 편집 기술을 지속적으로 최적화하고 과학 혁신을 지원할 최고의 전문가를 모집한다. Cyagen은 암, 면역, 내분비, 심혈관, 신경 및 전염병을 포함한 광범위한 질병 연구를 포함한 약물 개발, 스크리닝 또는 평가를 위한 동물 플랫폼을 구축했다.

Cyagen은 표현형 분석 서비스와 함께 다양한 약물 평가 모델을 제공하여 프로젝트에 대한 신뢰할 수 있고 신속한 데이터 보고를 제공한다.

인간화 마우스 모델

인간화된 마우스는 보통 인간의 장기를 이식한 마우스를 말한다.이것은 인간 DNA, 인간 조직, 인간 종양, 인간 면역 체계 또는 인간 마이크로바이옴의 작은 부분일 수 있습니다.인간 생쥐는 암, 인간 발달, 면역 종양학 및 전염병 연구에 널리 사용되는 작은 동물 모델입니다.

인간화된 마우스 모델 카탈로그:

연구에 인간화된 동물 모델이 필요할 때 Cyagen은 다양한 옵션을 제공합니다.카탈로그에서 마음에 드시는 모델을 못 찾으시면 연락주세요.

면역결핍마우스

Cyagen의 약물 스크리닝 및 평가 마우스 모델 플랫폼은 신약 개발을 지원하기 위해 C-NKG, Rag1 녹아웃(KO), Rag2KO, TcraKO 등과 같은 다양한 유형의 면역 결핍 마우스 모델을 제공할 수 있습니다.

종양모델:

Cyagen의 약물 연구 개발 동물 모델 플랫폼은 연구 요구 사항에 따라 다양한 맞춤형 종양 모델, 종양 세포주 이식 모델 및 인간 종양 이종 이식 모델(CDX)을 제공할 수 있습니다.우리는 피하, 제자리 또는 전이성 종양 모델을 포함한 다양한 종양 모델을 개발하고 해당 모델에 대한 연구 요구 사항을 충족하기 위해 고도로 맞춤형 약력학 서비스를 제공할 수 있습니다.