心臟發(fā)生損傷時，成纖維細胞就會活化，分泌基質和膠原蛋白分泌合成減少，從而導致心肌僵硬脆弱，最終形成心臟纖維化。心臟纖維化程度，是心血管疾病嚴重與否的重要指標之一【1,2】。但是，時至今日，仍沒有有效的針對心臟纖維化的治療手段問世【3】。
近些年來，通過改造T細胞受體的CAR T細胞療法在惡性腫瘤治療方面取得了顯著的成果【4,5】，這些改造后的T細胞可以有效的殺傷腫瘤細胞，并且，美國食品和藥物管理局已經批準其作為某些白血病和淋巴瘤的治療手段應用于臨床【6,7】。但是，這些改造過的T細胞，是否可以靶向非腫瘤細胞，治愈其它類型的疾病呢？
2019年9月12日，來自賓夕法尼亞大學的Jonathan A Epstein團隊在Nature雜志上發(fā)表題為Targeting cardiac fibrosiswith engineered T cells的文章，利用小鼠心臟疾病模型，確定了通過基因改造的T細胞，可以有效的靶向活化的心臟成纖維細胞。
首先，作者采用心臟活化狀態(tài)的成纖維細胞（以Postn蛋白為標志）表面連有異體抗原OVA（ovalbumin peptide）的小鼠，并通過持續(xù)4周給小鼠滴注血管緊張素／福林復合藥物（angiotensin II／phenylephrine，簡稱AngII／PE）誘導心臟纖維化疾病模型。與此同時，作者在CD8+T細胞表面表達了特異針對OVA的受體（CD8+OT-I T cell），并在給藥1周后，將這些T細胞轉輸至小鼠體內。給藥4周后（轉輸細胞3周后），作者發(fā)現，對照小鼠心臟產生了明顯的纖維化，而轉輸T細胞的小鼠心臟纖維化程度要輕的多。這些結果表示，利用改造的T細胞靶向活化的成纖維細胞，從而減緩心臟纖維化水平，這在技術上完全可行。
接下來，作者力圖發(fā)現和定義新的表達于活化的成纖維細胞，而不表達在靜息狀態(tài)的成纖維細胞，或者是其它體細胞的心臟纖維化標志分子。作者采集了進行心臟移植手術（包括供體和受體）的238位志愿者左心室組織樣本。通過RNA測序技術，作者發(fā)現了一系列心臟病人中成纖維細胞中特異性高表達的分子，其中，成纖維細胞活化蛋白（fibroblast activation protein，簡稱FAP）的表達量增長最為劇烈。根據之前的報道，FAP是一種表達于胚胎發(fā)育時期，或者是纖維組織和腫瘤病灶處的位于細胞表面的糖蛋白，但是，其表達量一般處于極低水平【8，9】。作者發(fā)現，FAP高表達于心臟病人左心室的成纖維細胞中，并不表達于心肌細胞之中，并且在健康人群的心臟中也基本上不表達。所以說，FAP是天然優(yōu)良的靶向活化的成纖維細胞，也就是心臟纖維化病變的靶標分子。
最后，作者驗證以FAP為靶標的CAR-T細胞療法是否可以有效治愈和緩解心臟纖維化。作者仍然采用AngII／PE所誘導的小鼠心臟病模型，并且，在給藥一周和兩周時，轉輸入改造好的FAP-CAR-T細胞。作者發(fā)現，轉輸1天后，即可發(fā)現T細胞進入心臟，與心臟活化的成纖維細胞共定位。給藥4周后，與對照組相比，轉輸細胞組的心臟成纖維化明顯減輕，并且，其心臟功能也有所恢復。
與此同時，作者還檢測了此FAP-CAR-T療法是否具有一定程度的副作用。作者發(fā)現，FAP-CAR-T細胞基本上不會靶向機體其它正常細胞，也不會引起炎性因子，比如IL-1和IL-6水平的升高。通過對心臟組織進行RNA測序，發(fā)現炎癥相關的基因標志變化不大，表示很可能只有極輕微的免疫和炎癥反應。最后，通過組織學染色分析，發(fā)現心臟并沒有免疫細胞的募集和浸潤。以上這些結果都說明，FAP-CAR-T細胞療法治療目前并沒有發(fā)現值得注意的毒副作用。
這是一份具有劃時代意義的工作，作者創(chuàng)造性地將腫瘤治療領域的CAR-T細胞療法應用于心臟病的治療緩解之中，定義了心臟纖維化的標志分子，特異高表達于活化成纖維細胞的FAP，并構建了以此為靶點的FAP-CAR-T細胞。將這些細胞轉輸回心臟病小鼠中，取得了良好的治療效果，且毒副作用較小。
這份工作一經問世就得到了廣泛的關注。賓夕法尼亞大學第一時間報道了這項工作。本文的通訊作者Epstein博士認為，雖然將這份工作應用于臨床仍然有很長的路要走，但其確是細胞療法治療和緩解心臟病最為關鍵的一步。
原文鏈接https://doi.org/10.1038/s41586-019-1546-z
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