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工程化T细胞的最新进展:癌症、自身免疫性疾病、疤痕逆转
来源:免疫细胞疗法 | 2023/3/7 14:49:58 | 浏览:658 | 评论:0

最近几个月,CAR-T 领域出现了一些重大的飞跃。这些前所未有的成功故事表明,通过我们不断增强的改造 T 细胞的能力,我们很可能会对多种传统疗法不起作用或没有可用疗法的疾病产生重大突破。CAR-T 可被视为典型的个体化药物,其通过使用基因工程化手段对 T 细胞进行改造,使它们能够识别人体细胞表面的特定蛋白质抗原,从而显著提高或降低它们的免疫反应。

正如本周《Science》杂志所评论的那样,目前有超过 500个临床试验正在进行当中,这些试验是在2017年首次批准的第一代嵌合抗原受体(CAR-T)细胞治疗白血病的基础上,测试通过新的工程化手段改造的 T 细胞。目前,已有超过2万人接受了获得 FDA 批准的 6种 CAR-T 产品中一种用于治疗所谓“液体性的”血液癌症。Carl June 团队最近报道,12年前第一批接受 CAR-T 治疗的癌症患者中,有两名试验者目前仍处于缓解期,CAR-T 仍然在其体内控制癌细胞的再度出现。

在过去的一年中,一些顶级期刊以封面的形式亮点报道了一些重大进展,比如下图所示的《科学》杂志封面。也有一些新书开始科普这个领域的进展和未来,如 Siddhartha Mukherjee 的新书《细胞之歌》。很显然,在许多方面 CAR-T 领域才刚刚开始发力。

工程化T细胞的最新进展:癌症、自身免疫性疾病、疤痕逆转

最近有几篇关于工程化 CAR-T 细胞治疗癌症的优秀综述(见下图)。值得注意的是,CAR 并不只有一种类型,CAR 这个单词也不是一个缩写这么简单! 正如下面的总结图所示,CAR 包含了“自动驾驶”、“装甲”和“其他车辆”等隐喻。当然,这篇文章不是为了回顾这一领域的历史,而是概述为这种新的治疗手段建立新方向和新机会的主要新进展。

工程化T细胞的最新进展:癌症、自身免疫性疾病、疤痕逆转

工程化T细胞的最新进展:癌症、自身免疫性疾病、疤痕逆转

1. 对实体肿瘤的攻坚战

如前所述,到目前为止 CAR-T 在癌症中的临床进展还仅限于血液癌症,如白血病和多发性骨髓瘤。但最近,在一些常规治疗通常无效的最致命癌症类型中,CAR-T 展现出了新证据和新希望,主要是胰腺癌和脑胶质瘤。90%的胰腺导管癌患者都有 KRAS 基因突变,其中 G12D 是最常见的点突变,存在于在大约三分之一的胰腺导管癌中。2021年6月,一名 71岁的胰腺癌复发的女性患者在接受了广泛治疗(包括Whipple 手术切除、放疗和多种药物化疗)后,出现了新的肺部转移灶。接着,她一次性地输注带有 2个编码 T 细胞受体的工程化 T 细胞,这些外源基因编码的 T 细胞受体靶向 G12D 突变和免疫系统的 HLA 等位基因(HLA- c *08:02)。幸运的是,她的肿瘤出现了明显消退而且效果持久;而不幸的是,另一位接受类似治疗的患者没有存活下来。

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与此同时,在儿童中较为普遍的、致命性高度侵袭的脑癌和脊髓癌,即弥漫性内生性脑桥胶质瘤(DIPG)和弥漫性中线胶质瘤(DMGs)中,最近在4例患者中采用 CAR-T 疗法,其中 3例表现出了明显的改善。在这些案例中,靶向 GD2 的 CAR-T 被通过静脉注射给患者,或直接原位注射到其脑肿瘤中。这项工作建立在 2017年一篇使用 CAR-T 静脉注射治疗胶质母细胞瘤患者的论文的基础之上。

不过,CAR-T 治疗实体癌症的成功仍处于早期阶段,因为实体瘤代表着一个充满艰巨挑战的领域。在实体肿瘤中,CAR-T 不仅要需要区分肿瘤细胞与正常细胞,还要克服癌细胞抑制免疫反应的能力,而不仅仅是简单地浸润和杀伤肿瘤。在实验室中,许多“新技巧”被不断添加到 CAR-T 的工程化军备之中,而这些新技术可能会提高在未来提供战胜多种实体肿瘤的最终机会。

工程化T细胞的最新进展:癌症、自身免疫性疾病、疤痕逆转

2. 自身免疫性疾病的初步试水

在癌症治疗中,构建 CAR-T 的目标是加强抗肿瘤免疫反应。与之相反,在自身免疫性疾病中,我们的目的正好相反。最近发表的 5例针对 CD-19 的 CAR-T 治疗难治性红斑狼疮(系统性红斑狼疮)患者的例子表明,在没有伴随药物治疗的情况下,患者在大约 1年的随访期间取得了成功的缓解。值得注意的是其表现出的良好安全性。CAR-T 治疗的主要问题是细胞因子释放综合征(CRS)和免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS),而这些副反应严重时可能会危及生命。除了系统性红斑狼疮,还有很多自身免疫性疾病可以成为 CAR-T 治疗的目标领域。事实上,选择性 CAR-T 干预,最近也已经开始被应用到多发性硬化症的实验模型中。这些进展为 CAR-T 的新应用铺平了道路,其可被看作在未来选择性地关闭靶向自身的不良免疫反应的开始。

3. 对抗纤维化(瘢痕) :另辟蹊径

2022年,一篇发表在《Science》杂志上的研究论文报道的针对心脏衰竭小鼠模型的实验,实验通过mRNA-纳米颗粒传递靶向纤维化细胞的 CAR-T 细胞。值得注意的是,小鼠心脏的功能得到了恢复,其实验结果也引起了广泛关注。如下图所示,靶向成纤维细胞活化肽(FAP)的 CAR-T 细胞成功将瘢痕生成细胞清除,随后 CAR-T 细胞又被脾脏清除。

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心脏的这种纤维化是许多致命疾病的根本原因,并且可以影响大多数器官,包括肝脏、肾脏、肺、骨髓和心脏。在高度工业化的国家中,这些疾病造成的死亡人数占死亡总数的 40%以上。同样地,虽然这还是一项处于早期的研究工作,但它为细胞工程化方法解决长期未被满足的需求奠定了基础。在某些方面,这一成果更值得思考的也许是开创性地使用 CAR-T 靶向及逆转衰老,而这种效果已经被研究者在一个实验肺癌模型中观察到。

4. T细胞工程的显著增强

近期,《Natuer Biotechnology》杂志发表的一篇题为 “Massively parallel knock-in engineering of human T cells”(人类T细胞的大规模并行敲入工程化”)的研究论文,描述了一种非常高效的基因组编辑和定点基因敲入修复方法。这使得工程化 T 细胞在多种癌症模型中取得更高的稳定性和有效性。使用基因组编辑来提高针对癌症新抗原的 T 细胞受体(TCR)的攻击精度,已在16例难治性实体瘤患者中得到证实。
工程化T细胞的最新进展:癌症、自身免疫性疾病、疤痕逆转
另外,合成生物学通过设计基因开关和调控回路,为增强工程化 T 细胞的效率提供了另一条重要途径。就在上个月,波士顿大学(Boston University)和加州大学旧金山分校(UCSF)的两份研究报告(见下图)使用这种策略对 CAR-T 细胞进行了双编程,使其在遇到肿瘤细胞时自身也产生白细胞介素-2 (IL-2)促进自身的增殖。这是一种超越特定抗原靶向方法的辅助方法,可以帮助这些细胞克服肿瘤的免疫逃避机制。最近,还有报道提出通过破坏细胞周期调节器来克服肿瘤细胞导致的 T 细胞耗竭和抵抗的方法。当然,除了 T 细胞,其他类型的细胞也可以被改造,从而创造出更多的辅助干预方式,例如嵌合抗原受体巨噬细胞(CAR-M)等。
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5. 现货型 CAR-T(off-the-shelf CAR-T)

最后,我们再来谈谈 CAR-T 产业界多年来一直关注的现实落地问题。许多人认为,个体化的 CAR-T 产品几乎永远不可能成为主流疗法,因为其单次治疗的费用高达约 50万美元(中国引进的国产化 CAR-T 也高达120万人民币),而这还不包括患者的住院费用和其他必要的辅助治疗费用。要让 CAR-T 惠及更多的潜在使用者,最重要的降低成本的方法也许就是使用现货型 CAR-T(见本文顶部的示意图)。最近,在 43名难治性多发性骨髓瘤患者中,现货型 CAR-T 被证明是安全可行的方案,且实验数据初步表明其展现出预期的疗效。这种现货型、流水化方案代表着大工业生产的趋势,在未来或将取代费钱、费时、费力的定制化自体 CAR-T 路径,后者是使用每个患者自己的 T 细胞进行定制化产生的。虽然现在还不能确定现货型 CAR-T 是否能取得如自体 CAR-T 一样好的疗效和持久性,但毋庸置疑的是这些新发现将为解决这一主要障碍带来了一些新的希望。

坦率地说,我们要对目前 CAR-T 领域所取得的飞速进展感到震惊,特别是最近几周的进展。CAR-T 疗法的潜在治疗适应症在不断扩大,而细胞工程化技术的的增强让其在治疗我们尚无能为力的难治性疾病方面展现出了其独特的优势。随着这种新兴疗法的潜力被不断挖掘,自体 CAR-T 在不远的将来或将如“旧时王谢堂前燕”那般,“飞入寻常百姓家”惠及千家万户。十年前,我们几乎不会预料到这一领域会以如此蓬勃的劲头快速发展。虽然仍存在许多严重的挑战,比如可及性、医疗不平等等,但是我们有理由相信 CAR-T 及其相关技术正在变得离普罗大众越来越近。

原文阅读:https://erictopol.substack.com/p/engineering-t-cells

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