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引言

利用基因工程手段對免疫細胞進行改造來直接瞄準腫瘤形成的CAR-T療法是目前癌症治療中最令人興奮的進展之一。在這種方法中，T細胞從病人體內取出，並在體外進行改造，使T細胞表達表面嵌合抗原受體（CAR），當細胞被轉移回體內時，CAR會像"汽車"一樣，直接把T細胞 "運載"到病人的腫瘤上。這種方法成功治癒乳腺癌

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根據本周《自然-醫學》在線發表的一篇論文Immune recognition of somatic mutations leading to complete durable regression in metastatic breast cancer，一位患者的免疫系統經過調整後完全消除了乳腺癌細胞，為所有常規治療無效的晚期癌症提供了一種可能的治療方法。這是T細胞免疫療法首次成功應用於晚期乳腺癌。

Fig. 1: 過繼性T細胞療法成功治療了荷爾蒙受體陽性的轉移乳腺癌。

圖片來源：新聞與觀點文章

治療癌症最成功的臨床免疫治療方法是免疫檢查點阻斷和過繼性T細胞療法。免疫檢查點阻斷是通過注射抗體，在患者體內激活T細胞。而在過繼性T細胞療法中，T細胞取自患者的血液或腫瘤，只有那些識別腫瘤的T細胞會被培養，並在之後返回到患者體內。這些方法的成功率因癌症類型的不同而有很大差異。

近日，科學家開發的一種新型免疫療法，使一位乳腺癌晚期患者的癌細胞完全消退，並且效果已維持了近2年。而在此之前，該患者已嘗試所有常規治療方法，且都以失敗告終。這項研究由美國國立衛生研究院（NIH）國家癌症研究所（NCI）Steven Rosenberg博士領導。研究結果已於6月4日發表在《Nature Medicine》上。

患者是現年52歲的自佛羅里達州工程師Judy Perkins，她在3年前被選中接受該項治療。而在此前的2003年，Perkins曾因乳腺癌做過乳房切除手術，但在3年前接受治療之前她體內的癌細胞又回來了，並且擴散至肝臟。

Judy Perkins已恢復正常生活 圖片來源：華盛頓郵報

值得注意的是，從目前的臨床數據來看，治療癌症最成功的臨床免疫治療方法是免疫檢查點阻斷和過繼性T細胞療法（ACT）。免疫檢查點阻斷是通過注射抗體，在患者體內激活T細胞。而在過繼性T細胞療法中，T細胞取自患者的血液或腫瘤，那些能識別腫瘤的T細胞會被體外培養增殖，隨後回輸至患者體內。炙手可熱的CAR-T療法即屬於過繼性T細胞療法。但這些方法並不是普遍奏效，成功率因癌症類型的不同而有很大差異。迄今為止，使用免疫檢查點阻斷方法治療乳腺癌的臨床試驗均被證明無效。

整個治療過程基於Judy Perkins自身的抗體。研究團隊採集了Perkins的腫瘤組織並對其DNA進行了測序，他們還對腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）進行了採樣。所謂的腫瘤浸潤淋巴細胞是指那些離開血流進入到腫瘤中的白細胞，當存在大量的腫瘤浸潤淋巴細胞時，表明機體啟動了對抗腫瘤的免疫反應。研究團隊確定患者病例中特定的突變後，利用突變信息找到能夠最有效瞄準這些突變的T細胞，最後提取出專門患者腫瘤中細胞突變的T細胞。

這些免疫細胞經過體外培養後，重新注入到Perkins體內。同時，研究團隊聯合使用了免疫增強藥物白細胞介素2和另一種「明星抗癌藥」PD-1抑製劑Keytruda，Keytruda即屬於另一種免疫療法免疫檢查點阻斷，在某些癌症中有顯著的效果。

當時49歲的Perkins首先是接受了化療來阻止右側乳房中的腫瘤繼續生長，但是以失敗告終。之後她被選擇接受這種新型療法。期間，腫瘤還擴散到了她的肝臟和其他部位，這也是醫生們決定對她進行免疫治療的決定因素之一。幸運的是，治療結果非常成功：她體內的癌細胞被完全清除了，即使兩年後，醫生們也沒有在她體內發現癌細胞的蹤跡。這是該方法首次取得成功。根據NCI外科主任Steven Rosenberg的說法，研究人員在過去曾經利用該技術使六位罹患結腸癌或宮頸癌患者難以治療的腫瘤縮小了。

這項研究成果令人印象深刻的地方在於，乳腺癌與前列腺癌和卵巢癌類似，它們很少發生突變，這使得免疫系統很難分辨並攻擊它們。

「我們開發了一種高通量的方法來鑒定癌症中存在的免疫系統識別的突變，」Rosenberg博士說。「這項研究現在是實驗性的，但是因為這種免疫療法的新方法取決於突變，而不是癌症類型，所以它在某種意義上是我們可以用於治療許多類型癌症的藍圖。」

免疫療法並非新技術，但是它的成功率通常不穩定。Alan Melcher教授是癌症研究所的免疫療法專家。他說，這項「精彩」的研究表明了我們在將免疫系統反應的基礎生物學原理轉化為現實有效的癌症療法方面取得了巨大的成功，這對於女性尤為有益。然而，現在並不確定這項技術是否對所有癌症患者都有效，這種療法的成功率很有可能並不是很高。

目前，這是一項非常有前景的研究，但是僅僅成功了一例。我們還需要確定這些結果是否能在更多的受試樣本上取得效果。這種療法複雜且昂貴，每位病人治療花費高達500000美元，所以還需要很長時間才可以被大規模應用。

NCI癌症研究中心的Tom Misteli博士說：「這個典型案例再一次表明了免疫療法的力量。如果能在更大型的研究中進一步確認結果，那麼這種T細胞療法就很有希望被用於更多種類癌症的治療。」

一個CAR-T細胞居然幹掉了整個腫瘤

Fraietta等在Nature發表了一篇題為"Disruption of TET2 promotes the therapeutic efficacy of CD19-targeted T cells"的文章，報告了一種偶然發現的TET2基因，破壞後對CAR-T細胞的治療產生了積極的作用，一個CAR-T細胞居然"干"掉了整個腫瘤。

CAR-T細胞治療過程

[來源：USA National Cancer Institute]

CAR-T細胞在體外改造過程中，需使用逆轉錄病毒或慢病毒的病毒載體將DNA序列插入到人的T細胞基因組中。由於無法控制序列在基因組中插入的位置，這就有可能破壞另一個重要基因。在21世紀初，在一項針對免疫缺陷患者的基因療法臨床試驗中，使用病毒載體將野生型免疫拷貝基因插入到幹細胞過程中，不恰當的插入使LMO2基因序列不能正常表達，使一些病人出現了T細胞的惡性增殖，並發展為T細胞白血病。儘管病毒載體隨機整合通常被認為是安全的，但任何對基因組的破壞都會帶來不良後果的風險。

Fraietta等人在一項針對表達CD19慢性淋巴細胞白血病病人的臨床試驗中，發現有一個病人在接受第二劑T細胞後的兩個月，開始對治療表現出明顯的反應。正常情況下，如果治療成功，腫瘤消除通常在一個月內發生，因此作者研究了這種非正常情況下延遲的原因，結果發現，插入的CAR序列破壞了TET2基因，對臨床結果產生了有益的影響。研究者分析了腫瘤消除過程中最高濃度下血液中CAR-T細胞。他們驚齊地發現，這些T細胞種群幾乎完全是由同一個細胞產生。這個單細胞的後代會隨著時間的推移而分裂，直到細胞的後代達到一個臨界點，從而消除了整個腫瘤。這就提出了一個問題，為什麼僅僅一個CAR-T細胞卻產生了如此有效的抗腫瘤反應？

結果發現，在這種T細胞的克隆種群中，CAR序列插入了TET2基因中，使TET2基因發生了突變，產生了缺乏TET2蛋白的T細胞。TET2是一種酶，也被稱為甲基胞嘧啶加二氧酶，它催化一種羥化反應，這種酶可以將附著在DNA上的甲基（CH3）基團轉換成羥甲基（CH2OH），這種對DNA或其相關蛋白的修飾被稱為表觀遺傳修飾，在某些情況下會影響基因表達（圖1）。因此，研究者發現雖然病人體內正常T細胞和CAR-T細胞總的表觀遺傳特徵相似，但在CAR-T細胞中觀察到了DNA結構的差異，包括CD28、ICOS和干擾素基因。

TET2基因缺陷引起T細胞殺傷腫瘤作用機理

[來源：Nature]

先前研究表明，TET2突變與克隆的血細胞改變有關，可能增加疾病或血液癌症的風險（一種被稱為克隆血生成的現象）。然而，缺乏TET2的患者T細胞並沒有產生異常的T細胞增殖。在腫瘤消除後，CAR-T細胞的數量適當減少，正常T細胞亞群增加。

作者利用基因工程在體外移除了人T細胞中的TET2基因。通過對這些細胞進行分析，發現TET2蛋白的缺失可以增加和延長T細胞處在中央記憶狀態的細胞狀態下。這種狀態有助於防止細胞進入衰竭的功能失調的模式，從而增加T細胞的功能。TET2的缺失也與T細胞記憶的增加有關。研究者還觀察到，缺乏TET2的人類T細胞比具有TET2的T細胞產生更少的細胞因子。破壞TET2後穿孔素酶和顆粒酶水平提高，後者是T細胞腫瘤殺傷機制的組成部分。

這些發現表明，針對人類T細胞的TET2蛋白或基因，通過藥物介導或基因編輯技術，可以提高其他患者的CAR-T細胞治療的有效性。如果是這樣的話，以後需要的T細胞的劑量可能只是幾個細胞，而不是通常的5000萬到5億個細胞。這將縮短CAR-T細胞的生產時間，降低生產成本。

小鼠模型中，在基因組中插入一個CAR序列改變原始基因組序列編碼，已經表現出了增強CAR-T細胞活性和持久性的功效[Eyquem, Justin, et al. Nature 543.7643 (2017): 113.]。其他多個小組已經報告了CAR-T細胞療法解除免疫檢查點信號通路對T細胞抑制作用的研究進展[Ren, Jiangtao, et al. Clinical cancer research 23.9 (2017): 2255-2266.]。因此，直接對基因進行編輯，或許真是一種良好的提高CAR-T療法的策略。

目前，提高CAR-T細胞功能是當前重要的研究領域之一，在之前的文章中，我們也總結了當前增強CAR-T在實體瘤中療效的策略，多種改善CAR-T細胞療法的策略均在動物模型中表現出了良好的效果，但是否存在一種策略比其他所有方法更優秀呢？不幸的是，動物研究並不總是和人體內結果相一致，所以臨床試驗是唯一能明確回答這個問題的方式。好消息是，這些策略似乎都能提高CAR-T的療效和安全性，因此，人們希望在未來的幾年裡，T細胞療法能夠給癌症治療帶來更多實惠和驚喜，越來越成功。

來源：

1. https://www.nature.com/articles

超級T細胞受體有助殺死遭受HIV感染的細胞

根據世界衛生組織（WHO）的統計數據，2016年有3670萬人感染上HIV，100萬人死於HIV感染導致的艾滋病（AIDS），1950萬感染上HIV的人接受抗逆轉錄病毒藥物治療（ART）。

雖然對HIV感染的治療意味著這種疾病在很大程度上不再是致命性的，但是世界仍缺乏能夠根除全球範圍內具有不同遺傳背景的人群體內的HIV病毒的療法。

在一項新的研究中，來自澳大利亞莫納什大學和法國巴斯德研究所的研究人員發現免疫細胞表面上的一組獨特的「超級」受體能夠殺死遺傳多樣性的人群體內的HIV，這就使得它們稱為免疫療法的一種潛在候選物。相關研究結果發表在2018年6月8日的Science Immunology期刊上，論文標題為「CD4+ T cell–mediated HLA class II cross-restriction in HIV controllers」。

圖片來自Luismmolina/iStock。

莫納什大學生物醫學發現研究所的Stephanie Gras副教授及其團隊與來自巴斯德研究所的同事們研究了15名獨特的HIV感染者（參加了ANRS CO21 CODEX隊列研究）：這些感染者具有抵抗艾滋病進展的免疫系統。這些罕見的被稱作HIV控制者的患者可能具有治癒這種疾病的線索。

當遭受HIV感染時，作為我們的保護性免疫系統的一個重要部分，CD4 T細胞能夠被耗盡並且在數量上急劇下降，而且隨著疾病進展到艾滋病，這會導致免疫系統變弱。即便利用ART治療控制這種疾病，這些CD4 T細胞仍然保持在較低的水平。當前，全球一半以上的HIV感染者接受ART治療。ART降低了死亡風險，但並不能夠根除這種病毒。

Gras和她的同事們發現這些HIV控制者能夠保持CD4 T細胞在較高的水平，能夠檢測微量的HIV病毒並作出反應，因而代表著研究它們在HIV感染中的潛在作用的一個巨大機會。

Gras說，「我們發現在HIV控制者中，這些CD4 T細胞（通常被視為破壞被感染細胞的殺傷性CD8 T細胞的輔助細胞）本身就能夠轉化為殺傷性CD4 T細胞。這些殺傷性CD4 T細胞因在它們的表面上表達『超級』T細胞受體而能夠識別極低數量的HIV。重要的是，當我們研究這些受體時，我們發現多名HIV控制者體內都存在相同的超級受體。」

論文共同作者、莫納什大學生物醫學發現研究所的Carine Farenc博士說，「在不同的感染者體內發現完全相同的T細胞受體的可能性是非常低的，這就像彩票中獎那樣。這意味著這些相同的T細胞受體可能在控制HIV感染中發揮著作用。」

T細胞受體識別結合到被稱作人白細胞抗原（HLA）的特定分子上的病毒或細菌片段。HLA分子就像是指紋圖譜那樣：每個人都具有特定的HLA分子組合，這有助於免疫系統識別細菌和病毒等外來入侵者。

Gras和她的同事們利用澳大利亞同步加速器（一台巨大的顯微鏡，具有足球場的大小）研究與HIV抗原結合在一起的超級T細胞受體的結合行為。這揭示出這些殺傷性CD4 T細胞的另一個不同尋常的特徵：它們能夠識別遺傳多樣性（即具有不同的HLA分子）的人群體內的HIV片段。

根據Gras的說法，他們發現這些殺傷性CD4 T細胞能夠結合到全球四分之一人口都具有的HLA分子上，而且隨著研究繼續開展，這一數字有可能會增加。

參考資料：

Moran Galperin1,*, Carine Farenc2,*, Madhura Mukhopadhyay et al. CD4+ T cell–mediated HLA class II cross-restriction in HIV controllers.Science Immunology, 08 Jun 2018, 3(24):eaat0687, doi:10.1126/sciimmunol.aat0687

本文來源：生物谷，中國生物技術網，CPhI製藥在線

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