Glycoprotein Non-Metastatic Melanoma Protein B(GPNMB)是一个在黑色素瘤低转移株中首次发现的I型跨膜糖蛋白,近年来被逐渐揭示为一个多功能免疫调节分子——其膜结合形式可通过SDC4/CD148轴抑制T细胞受体信号,而其ADAM10剪切释放的可溶性形式(sGPNMB)则介导远端免疫抑制。
Structure of GPNMB (引自Tsou and Sawalha, 2020)
近期,加拿大麦克马斯特大学研究团队在《Nature》发表题为“Dual tumour-myeloid targeting of glioblastoma with GPNMB CAR-T cells”的研究。该研究聚焦于胶质母细胞瘤(GBM)这一CAR-T治疗最难攻克的实体瘤类型。该研究的核心创新在于发现 GPNMB 同时标记两个在空间上紧密交互但功能独立的区室:耐药肿瘤干细胞(CD133⁻ GSC)和免疫抑制性肿瘤相关巨噬细胞(TAMs),从而以单一 CAR 分子实现了“双区室靶向(dual-compartment targeting)”。
CAR构建方面,研究团队使用了来自 glembatumumab vedotin(一种已在临床试验中评估过的抗GPNMB抗体-药物偶联物)的单链可变区片段(scFv),采用二代CAR结构:CD8α信号肽 + glembatumumab vedotin scFv + CD8铰链区和跨膜域 + 4-1BB共刺激域 + CD3ζ信号域。这一设计的优势在于使用了已有临床安全性数据的抗体骨架,降低了从头开发的风险。
关键疗效数据: (1) 体外实验中,GPNMB CAR-T对多种GPNMB⁺ GSC系展现剂量依赖性杀伤,且对GPNMB敲除的GSC毒性显著减弱;(2) GBM4和GBM8原位PDX模型中,颅内注射CAR-T细胞实现了肿瘤完全清除和>100天的长期存活;(3) 人源化PDX模型(NOG-EXL小鼠,具有功能性人源淋巴和髓系系统)中验证了CAR-T在功能免疫背景下的疗效;(4) GSC-巨噬细胞颅内共注射模型中,CAR-T同步清除了GPNMB⁺肿瘤细胞和GPNMB⁺IBA1⁺巨噬细胞——双区室清除的直接证据;(5) 免疫健全鼠原位GL261模型中进一步确认了疗效和TME空间重构,未观察到明显毒性。
另外,CAR-T领域的开创团队(Carl H. June实验室)等近期也在《Cell》发表题为“AI-driven discovery of GPNMB CAR T cells as a multi-cancer therapy”的研究。该研究开发了一个三阶段AI靶点发现框架:(1)整合4个皮肤癌scRNA-seq数据集与Tabula Sapiens健康参考图谱,提取恶性细胞组成性富集的膜表面基因;(2)从UniProt、HPA、GTEx、ProteomicsDB等多个公共数据库中为每个候选靶点提取亚细胞定位、组织特异性、肿瘤组成和临床转化可行性四维度特征;(3)由GPT-4o、Claude-3.7和Gemini-2.5-Pro三个LLM在1000次独立模拟中对各特征进行权重优化和靶点排序。GPNMB是所有模拟中被提名次数最多的靶点,在恶性细胞群组成得分、细胞表面定位确信度和生命关键组织低表达三项核心指标上表现突出。据此构建的GPNMB CAR-T细胞在单核细胞白血病(完全清除)、黑色素瘤(显著抑制)和结直肠腺癌(部分完全缓解)三种异种移植模型中均表现强效抗肿瘤活性。
| 临床转化的核心挑战
尽管两篇论文均展示了令人信服的临床前疗效,从bench到bedside的转化仍面临多重关键挑战。其中脱靶效应(Off-target)是最核心的安全性问题。
脱靶效应是CAR-T治疗最严重的潜在不良事件。针对GPNMB CAR-T的脱靶风险评估,两篇论文提供了一些数据但均坦承其局限性:
(1) CAR效力悖论: 两篇论文均使用的glembatumumab vedotin scFv骨架在临床试验中已在数百例患者中展示了可接受的安全性谱,但同样靶点的CAR-T细胞效力远超抗体偶联药物(ADC)。这意味着ADC的安全数据不能完全外推至CAR-T场景。
(2) 模型系统固有的安全性评估盲区: 两篇论文均在小鼠模型中测试了CAR-T安全性,但存在一个共同的关键局限——GPNMB CAR构建靶向的是人源GPNMB蛋白(基于glembatumumab vedotin的人源scFv),不与鼠源Gpnmb交叉反应。因此,在鼠模型中观察到的“无毒性”仅仅反映了人源抗原在小鼠正常组织中不存在的事实,而不是CAR-T对人体正常组织的安全性。
(3) 已有临床数据的初步信号:虽然已有一项GPNMB CAR-T治疗腺泡状软组织肉瘤(ASPS)的个案临床报告。该报告显示初步活性信号且无严重毒性,但个案数据远不足以系统评估脱靶风险,仍需在大规模、前瞻性的特异性检测中进行验证。
| Membrane Proteome Array(MPA)膜蛋白质组芯片 —— CAR-T 脱靶效应的系统性解决方案
MPA平台的技术原理与核心优势
Integral Molecular 公司的 Membrane Proteome Array(MPA)是目前业界领先的抗体类治疗药物特异性分析平台,已被 FDA 的 ISTAND(Innovative Science and Technology Approaches for New Drugs)试点项目接纳为首个药物开发工具(Drug Development Tool, DDT),正在走向正式的 FDA 认证。该平台专门针对 CAR-T 细胞的脱靶效应评估这一关键安全瓶颈。
核心技术参数:
(1) 覆盖约6,000种人类膜蛋白(占人类膜蛋白质组的94%),联合可选的分泌蛋白质组库(SPL)后总覆盖超过7,000种蛋白;
(2) 基于活细胞(未固定的HEK-293或QT6禽类细胞)的384孔阵列格式,每孔瞬时转染表达单一全长膜蛋白——保留天然蛋白构象,避免固定化导致的表位破坏或暴露(传统组织交叉反应性[TCR]研究中使用的固定细胞/组织切片已知会产生假阳性和假阴性);
(3) 高灵敏度流式细胞术检测,可定量分析结合强度(EC50、Bmax)和亚细胞定位模式;
(4) 覆盖GPCRs、离子通道、转运体、单次跨膜蛋白和整合素/TCR异源复合物等所有主要膜蛋白类别。
MPA在CAR-T脱靶检测中的应用路径
对于 GPNMB CAR-T 的临床转化,MPA可在以下关键节点提供不可或缺的安全性数据:
(1) scFv特异性分析——最核心的应用。根据FDA 2024年1月发布的CAR-T指南,蛋白质阵列已被明确列为TCR研究的替代方法。MPA建议对CAR-T测试scFv片段,因为scFv是决定抗原识别特异性的唯一起源。测试GPNMB CAR的glembatumumab vedotin scFv对约6,000种人类膜蛋白的结合情况,可系统识别“所有潜在的非GPNMB脱靶蛋白”。
(2) 已知潜在交叉反应靶点的定量验证。基于GPNMB的蛋白结构同源性分析,可以预先列出与其结构相似的膜蛋白,利用MPA对这些特定蛋白的稳定细胞系进行定量结合验证,确定EC50和Bmax,判断交叉反应结合发生在何种浓度范围内,是否在CAR-T治疗剂量下具有临床意义。
(3) 组织安全性数据的蛋白质层面补充。传统IHC/TCR研究告诉你在肝脏组织切片上有结合信号,但你不知道结合的是细胞色素P450还是胆管上皮上的某种转运蛋白,不同的蛋白身份意味着完全不同的毒性机制和临床风险管理策略。MPA将组织水平的“未知信号”解析为蛋白水平的“已知身份”,为根据靶点的生理功能预测特定毒性类型提供了可能。
(4) IND申报的监管数据支撑。MPA已在多项成功的CAR-T IND申报中被使用——包括Cabaletta Bio的DSG3-CAART和MuSK-CAART(均为治疗自身免疫病的CAR-T),两者均在“未进行传统TCR研究的情况下”获得IND批准。这一先例对GPNMB CAR-T的转化具有重要意义:特别是考虑到GPNMB CAR的scFv来源于已在人体中测试过的抗体骨架,MPA提供的全面特异性数据可能足以支持首次人体试验的启动,加速从临床前到临床的转化时间线。
MPA 的关键统计与行业影响
基于Integral Molecular已发表的MPA筛选数据: (1) 约33%的临床前先导候选抗体/构建显示多特异性脱靶结合(polyspecificity)——即在筛选的约6,000种膜蛋白中至少与一个非预期靶点有显著的结合信号;(2) 约20%的FDA已批准和在研的治疗性抗体也显示脱靶结合——表明传统的单靶点特异性检测方法漏检率极高
这些数据传递了一个关键信息: 依赖传统方法(IHC组织染色、有限的ELISA交叉反应检测、文献查阅)评估CAR-T特异性的范式正面临严重的“假阴性风险”—— 许多脱靶蛋白的表达丰度太低(如每个细胞仅几百个拷贝),在IHC中完全不可见,但在CAR-T免疫突触的放大效应下仍足以触发T细胞激活和细胞因子释放。MPA通过转染过量表达每个单一目标蛋白,产生了“最坏情况敏感性(worst-case sensitivity)”,这与CAR-T治疗中需要保守评估安全性的监管思维高度契合。
华盈生物:让中国的研究团队用上"同款"利器
2021年3月起,Integral Molecular正式授权上海华盈生物医药科技有限公司为中国区认证服务商(Exclusive Collaboration Relationship)。
从样本接收到实验执行,从数据分析到报告交付,华盈生物技术服务团队对MPA全流程进行专业管控,确保中国客户获得与美国同行同等品质和便捷的服务体验。
参考文献
[1] Savage N, Grewal S, Shaikh MV, et al. Dual tumour-myeloid targeting of glioblastoma with GPNMB CAR-T cells. Nature. 2026. doi: 10.1038/s41586-026-10641-1.
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[7] FDA. Considerations for the Development of Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Products; Guidance for Industry. January 2024.
[8] Vahdat LT, et al. Glembatumumab vedotin for patients with metastatic, gpNMB overexpressing, triple-negative breast cancer (METRIC): a randomized multicenter study. NPJ Breast Cancer. 2021;7:57.返回搜狐,查看更多