簡述CAR-T細胞治療的發展歷程，希望與挑戰並存

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2017年6月16日/醫麥客 eMedClub/--癌症是全球人類所面臨的嚴峻公共衛生問題，最近，作為出現了很多年但近幾年才被應用到臨床中的新型細胞療法-CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)，即嵌合抗原受體T細胞免疫療法已經在臨床試驗中得到驗證，其對於急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治療上有著顯著的療效，也被認為是目前最有前景的腫瘤治療方式之一。

細胞免疫在機體抗腫瘤免疫中發揮著重要的作用，而生理性的T細胞表面受體（T cell receptor，TCR）識別腫瘤抗原的模式受到人類白細胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）分子的限制，由於腫瘤細胞HLA分子表達的下調以及免疫抑制的腫瘤微環境，使得TCR很難活化T細胞，從而最終無法消滅腫瘤。

CAR-T細胞的結構

近來，針對以上T細胞盲區的tumor剋星-CAR-T療法，針對腫瘤特異性抗原或者腫瘤相關抗原的CAR通過基因工程的方法，將識別腫瘤相關的抗原（TAA）的 ScFv 和胞內信號區域「免疫受體酪氨酸活化基序（ITAM ）」體外經基因重組、質粒重組、體外轉染技術形成表達特異性腫瘤表面抗原受體的CAR-T細胞），以非HLA分子限制的模式直接識別腫瘤相關或特異性抗原，再通過胞內信號域傳導信號、活化效應T細胞並使其增值，有效消滅腫瘤效應，也因此成為抗腫瘤界新寵。

CAR-T細胞完整結構包括細胞外結構域，鉸鏈，跨膜結構域和細胞內結構域，細胞外結構域通常是分離自抗原特異性單克隆抗體的scFv片段，具有保留的特異性和親和性。 細胞內結構域是包含來源於TCR複合物中的胞質CD3-ζ結構域免疫受體酪氨酸基活化基序（ITAM），激活和共刺激信號。 根據信號分子的數量，CAR分為第一代，第二代和第三代CAR。其中應用最多的共刺激信號分子是CD28，4-1BB，ICOS和OX-40。

圖A所示，第一代的CAR-T只含有激活受體，如CD3z;

第二代的CARs結合了激活和共刺激信號，如CD28；

第三代CARs結合了兩個共刺激和激活信號，如4-1BB等;

第四代CAR-T：也稱為「TRUCK」細胞，被另外的可誘導細胞因子工程化，其可以在激活時分泌細胞因子的CAR。

圖B所示,攜帶的 CAR信號能夠激活T細胞和T細胞另其分泌細胞因子，抵抗腫瘤細胞並誘導它們攻擊其他腫瘤細胞（授之以魚不如授之以漁就是這個道理）。

圖C所示,第四代CAR-T細胞在此基礎上，還能夠號召其他先天免疫細胞（巨噬細胞或DC）攻擊腫瘤細胞並調節腫瘤微環境，全面封殺tumor。

CAR-T細胞抗癌的探索歷程

Lamers用抗AIX的CAR-T聯合或不聯合IL-2注射的方案

治療轉移性腎透明細胞癌

Kershaw用放射性銦標記的抗葉酸a受體的CART細胞

治療卵巢癌的試驗

Park用改造的L1-CAM-CD8+CART細胞

治療神經母細胞瘤

Till與其同事用靶向CD20的CAR-T細胞

過繼治療難治或複發性性NHL

Louis和Pule分別用病毒和非病毒方式靶向GD2的CAR-T細胞

治療19位神經母細胞瘤患者

Jsen等人用CAR改造的T細胞

治療4位反覆發作的NHL（非霍奇金淋巴腫瘤）患者

上述試驗中均得到與Lamers實驗相似研究結論，即改造T細胞的體內存續時間有限，其存續時長與卓越的臨床效果相關。

吸取一代CAR-T細胞療法的經驗教訓後，科學家不斷試錯卻也不斷翻車，隨即出現的第二代、第三代CAR-T技術。

Kochenderfer、Savoldo分別利用針對CD19載入CD28的第二代CAR治療NHL病人試驗，用CAR-T細胞治療複發或難治的NHL患者以非預處理的患者同時接受同樣針對CD19的第一代CAR和載入CD28的第二代CAR兩種T細胞，研究發現，與第一代CAR-T細胞相比，其雖緩解了部分腫瘤但副作用明顯（併發症或細胞毒性顯著：Savoldo試驗結果表明載入了CD28的第二代CAR改造的T細胞存續、擴增、靶向遷移的能力增加且腫瘤未能持續消退）。

而一項針對第三代CAR-T細胞實驗中，患有結腸癌的病人接受了ERBB2靶向的第三代CAR（CD28/4-1BBCD3z）的治療後，發現病人在接受改造T細胞輸入後連接化療（環磷醯胺、氟達拉濱）後第五天死亡，究其原因是改造T細胞的「是靶向/非腫瘤」靶向致使促炎症性細胞因子大量釋放，引起肺部毒性，多器官衰竭最終導致病人死亡（說好的青出於藍勝於藍，把前輩拍在沙灘上呢）。

為了攻克癌症，科學家們吸取經驗教訓，頂著山大的壓鴨梨孕育出第四代的CAR-T細胞，它能夠表達對於調節抗腫瘤微環境的細胞因子，尤其是IL-12,，或許不久的將來，一些其他的細胞因子如IL-15 及 GM-CSF 也能同時表達，共同完成對抗tumor的艱巨使命。

然鵝，本以為順利找到抗腫瘤新葯能夠坦蕩蕩走向抗癌康庄大道，可是命運多舛-！生物醫藥公司朱諾治療公司（Juno Therapeutics, 以下簡稱為Juno）發起一項2期的臨床試驗來測試一種針對複發的難治的成人急性淋巴細胞白血病（ALL）的療法，利用該療法，僅10%的病人能夠存活5年以上的時間。

CAR-T治療死亡事件讓安全性成為焦點

Juno公司的這種CAR-T細胞療法是根據一種特異性的蛋白設計（該蛋白有助T細胞識別和選擇性地殺死表面上展示CD19抗原的腫瘤細胞）並與美國斯隆凱特林癌症紀念中心的研究人員共同研製，正如開發中的其他CAR-T細胞產品一樣，這種療法已表現出誘人的潛力，能夠讓其他療法都失敗的病人出現病情緩解。

但2016年5月，在68名接受JCAR015治療的病人當中，有1人死於腦水腫。隨後在7月，又有兩名病人死於同樣的癥狀，於是這項臨床試驗暫停了[3]。在向美國食品藥品管理局（FDA）提出呼籲後，Juno公司的研究人員重新開始了這項臨床試驗，卻忽略了一種他們猜測導致這些不良反應的伴隨化療藥物。在隨後的11月，又有兩名病人死於腦水腫後，這項臨床研究被迫再次停止。

在今年2月底，Kite製藥公司宣布三分之一接受KTE-C19治療的病人在治療6個月後並沒有可檢測到的癌症。不同的公司採用不同的生產過程、臨床方案、病人群體和劑量方案，這就使得鑒定出特定的風險因素比較困難。為了有助解決這些問題，FDA最近提出建立中央資料庫來追蹤CD19靶向CAR-T細胞療法（如Juno公司、Kite製藥公司和諾華公司正在開發的那些療法）的安全性和適應症。其焦點也放在如何在CAR-T療法有效清除tumor的同時，其毒性也得到控制。

總結

所以我們總結CAR-T細胞核心技術主要包含兩點：

1、是以HLA非依賴的方式識別腫瘤抗原，使得經過CAR改造後的T細胞能夠跨越HLA表達下調這一腫瘤細胞免疫逃逸機制，將「漏網」的腫瘤細胞一網打盡的原理。

2、打破病人對HLA分型的限制-CAR改造的T細胞可針對任何細胞表面抗原，包括蛋白/糖和糖脂激起的多克隆抗體，這使得CAR改造的T細胞相較於天然T細胞表面受體TCR能夠識別更廣泛的目標，例如，CAR改造能夠調節大多數T細胞亞群，記憶或效應T細胞。

而對於這種療法另一個更加吸人眼球的關鍵，通過篩選不同的的作用靶點（實體瘤），利用基因編輯等手段對CAR-T細胞進行改造，使其更精準、有針對性地對抗腫瘤，同時通過提高CAR-T的安全性和可控性達到更好的療效。我們期待科研工作者不斷改進完善CAR-T細胞療法，致力於尋求真正的攻克癌症之道,(CAR-T細胞療法這麼膩害，早晚會上天)。

參考文獻

Zhang.W.et al.International Journal ofBiological Sciences,2016; 12(6): 718-729. doi: 10.7150/ijbs.14405

Cameron J.T,et al;The Journal ofClinical Investigation; 2016;126(6):2123–2138. doi:10.1172/JCI85309

Leonid C.et al,The Journal of ClinicalInvestigation;org Volume 126 Number 8 August 2016 ,3130-3144.

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