只用一個細胞，治癒了一位癌症患者！Nature最新論文或顛覆免疫療法

CAR-T療法因其在白血病、淋巴瘤等癌症治療中的光明前景而廣受關注。這種剛剛進入市場的新型療法，通常需要向患者體內注射上億個經過基因工程改造的T細胞。然而，在今天發表在《自然》雜誌上的一篇論文中，來自賓夕法尼亞大學的研究人員卻指出，幾乎是一個CAR-T細胞，就治癒了一位白血病患者。這一誕生於意外的發現，可能改變CAR-T療法的思路。

2013年，一位罹患慢性淋巴細胞白血病（CLL）的78歲男性患者在賓夕法尼亞大學艾布拉森癌症中心接受一項CAR-T療法的臨床試驗。這項由CAR-T療法的先驅卡爾 · 朱恩（Carl June）教授和約瑟夫·梅倫霍斯特（Joseph Melenhorst）助理教授共同領導的研究，希望驗證這種全新的癌症療法在白血病治療中的效果。

約瑟夫·梅倫霍斯特（右）與論文第一作者約瑟夫·弗拉耶塔（左）（來源：賓州州立大學）

CAR-T療法：癌症治療新希望

CAR-T全名為嵌合抗原受體T細胞，是一類經過基因工程改造，能夠特異性消滅腫瘤細胞的免疫細胞。

在人體中，作為消滅腫瘤細胞的主要力量，T細胞在正常情況下處於平靜狀態。為了激活T細胞，另一類免疫細胞——樹突狀細胞從腫瘤表面或內部提取某種蛋白並交給T細胞：「這就是你要攻擊的抗原」。樹突狀細胞發出的信號激活了T細胞，它們開始迅速增殖、殺傷腫瘤細胞。

然而，眾所周知的是，T細胞常常在與腫瘤細胞的較量中敗下陣來，這是因為腫瘤細胞有獨特的技巧來躲避攻擊。腫瘤細胞由正常細胞癌變產生，因而它們與正常細胞有著諸多相似之處。為了避免誤傷友軍，免疫系統演化出了一套保護機制：在檢測到特定抗原後，它們還要確認對方表面含有兩類分子（綁定抗原的主要組織相容性複合體，即MHC；開火信號——共刺激配體），才會發起攻擊。這種保護機制給了腫瘤細胞可乘之機：它們可以停止產生這兩種分子，從而逃脫T細胞的查殺。

能不能對T細胞進行改造，讓研究人員自己為T細胞選擇目標抗原呢？例如，讓T細胞檢測到抗原就直接發動進攻，而不需要等待開火命令？通過基因工程改造T細胞的想法由此誕生。20世紀末，朱恩等人開始研究向T細胞導入一種基因，這種基因可編碼一種名為嵌合抗原受體（CAR）的蛋白。CAR蛋白能與特定的抗原結合，讓T細胞跳過多餘的辨別步驟，直接攻擊癌細胞。

抗原的標準顯而易見：癌細胞上有，而正常細胞沒有，從而避免誤傷正常組織。目前，研究人員找到的是攻擊目標是某些白血病和淋巴瘤細胞攜帶的CD19表面蛋白。近些年來，CAR-T療法在臨床試驗中對這些非實體瘤展現出了很好的效果。去年8月，FDA批准了首款針對急性淋巴細胞白血病（ALL）的CAR-T療法，針對某些淋巴瘤的CAR-T療法也在今年5月剛剛問世。

51天：姍姍來遲的療效

CAR-T療法雖然療效顯著，但它伴隨著嚴重的副作用。當過多的T細胞被同時激活，一種名為「細胞因子釋放綜合征」的副作用有可能是致命的。因此，研究人員在臨床試驗中的藥物用量控制上需要格外謹慎。患者通常需要依次接受3組劑量遞增的藥物注射，以儘可能減輕副作用。

在賓夕法尼亞大學醫院，故事中的這位患者正按照這一步驟接受治療。注射了第一階段低劑量的藥物後，患者出現了典型的細胞因子釋放綜合症，由於劑量有限，其病情持續發展。70天後，第二階段中等劑量的注射如期進行。

然而，一個月後，患者的狀況並沒有按照預想的方向發展。他的身上沒有出現細胞因子釋放綜合征，其病情也沒有得到好轉，這意味著CAR-T細胞沒有發揮作用。事實上，由於CAR-T可能在患者體內無法增殖，或者腫瘤細胞有可能產生突變，CAR-T療法不能對所有患者起效。而幾乎所有取得療效的患者，都在一個月內出現癌細胞被抑制的現象。因此，人們當時認為，這位患者的治療可能以失敗告終。

在第二階段治療後的第51天，情況出現了變化。「直到治療後的第51天，這位患者才出現了細胞因子釋放綜合症，這意味著CAR-T細胞開始活躍，抗癌效果或許開始出現。」梅倫霍斯特回顧了當時的情況。隨後，CT影像結果也證實了梅倫霍斯特的猜測：患者體內的腫瘤開始變小。確認療效後，患者繼續接受了第三階段，也就是最高劑量的注射。幸運的是，他的病情最終得到徹底的控制。5年後的今天，患者癌細胞消失，生存狀況良好。

接受治療後，患者腫瘤大小的變化（來源：研究論文）

意外：來自一個細胞的癌症殺手

這位高齡患者幾經波折，最終得以痊癒。這則抗癌故事以完美的結局收尾，但參與了這項試驗的科學家，卻從這位特殊的CLL患者身上看到了新的疑問。為什麼CAR-T療法在他身上延遲了至少20天才發揮作用？「從每一位患者身上，我們都可以學到很多東西。我們從病床旁回到實驗室中，希望儘可能理解在他身上發生了什麼。」朱恩說。

為此，賓夕法尼亞大學的研究人員追溯了患者體內CAR-T細胞的來源。結果令人驚訝：94%的CAR-T細胞都由一個CAR-T細胞增殖而來。也就是說，他的白血病幾乎是被一個細胞擊敗的。值得注意的是，在第二階段治療後一個月的那次檢查中，研究人員並沒有檢測到它們。但隨後，它在體內繁殖了29代，最終清除了全部的癌細胞。

接受治療兩個月後，患者體內幾乎只剩下一種CAR-T細胞（紅色）（來源：研究論文）

正如文章第一部分所介紹的那樣，研究人員通過改造患者的T細胞，使其能夠編碼嵌合抗原受體（CAR）、識別CD19蛋白。在操作過程中，編碼CAR的基因片段通過基因改造過的病毒，隨機插入患者的DNA中。而在這個特殊案例中，研究人員發現，CAR序列被意外插入了一個名為TET2的基因中。TET2的主要功能是調控血細胞的生成，並監控其增殖速率。經過這番操作，這個CAR-T細胞的TET2結構被破壞，細胞開始迅速增殖並消滅白血病。而在腫瘤細胞被消滅後，這些CAR-T細胞含量回落，讓位於正常的T細胞。這也解釋了為什麼患者經過51天才見效：相比於多個CAR-T細胞同時發揮作用，由一個CAR-T細胞增殖至足夠多的數量，需要更長時間。

相比於正常CAR-T細胞，CAR插入TET2使其失效後，CAR-T細胞增殖速率更快。（來源：Nature News）

此前，人們對TET2的認識集中在它對血細胞數量的調控，以及它的突變可能導致克隆性造血、進而引發白血病。而在這項研究中，朱恩等人通過體外試驗，發現TET2還與很多此前未知的功能有關。刪除TET2除了能讓T細胞迅速增殖，還幫助細胞維持在一種名為中央記憶的狀態，這種狀態下的T細胞能更準確地定位腫瘤細胞。TET2的刪除還能減少T細胞釋放的細胞因子，減輕那可能致命的副作用。

「這項發現著實令人震驚，它告訴我們，CAR-T療法的最小劑量可能只需要一個細胞。」這篇論文的第一作者約瑟夫·弗拉耶塔（Joseph Fraietta）說。毫無疑問，這項研究對CAR-T療法的研發起到革命性的推動作用。如果抑制TET2表達在增強CAR-T療效中的作用最終得到證實，CAR-T療法中的細胞用量將可能從目前的5000萬~5億減少至幾個。這將帶來等待治療時間的縮減，以及成本的降低。不過，研究團隊同時指出，由於TET2的突變可能導致白血病，因此在後續研究中需要重視潛在的風險。

原始論文：

Disruption ofTET2promotes the therapeutic efficacy of CD19-targeted T cells

參考鏈接：

CLL patient goes into remission thanks to single CAR T cell

Tumour tamed by transfer of one T cell

《環球科學》6月刊現已正式上市

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