当前位置: 资讯首页 / 行业新闻 / 正文 /

“即用型”CAR-T疗法:权宜之计还是未来的发展方向?

发布日期:2020-01-14 浏览次数:0

来源:药明康德 

自CAR-T疗法在2017年首次获批以来,这一突破性疗法的临床前和临床期开发出现了爆发式的增长。去年,杨森(Janssen)/南京传奇、百时美施贵宝(BMS)、吉利德科学/Kite Pharma、和诸多中国生物yabo体育官网公司开发的CAR-T疗法亮出令人惊艳的数据。今年,更可能有2款以上CAR-T疗法获得FDA批准上市,将获批疗法的数目翻倍。

然而,获批的CAR-T疗法虽然在治疗血液癌症时展现出优异和持久的疗效,但是它的推广却面临着多种挑战。目前获批上市的CAR-T疗法为自体(autologous)CAR-T疗法,这意味着医生需要从患者体内获取T细胞,在体外通过基因工程在T细胞表面表达针对癌症抗原的嵌合抗原受体(CAR),然后将增殖后的细胞输回患者体内。这一繁琐的生产过程可能耗时长达3周,而且成本不菲。有些患者因为身体健康水平,前期治疗等多种原因,无法提供足够的T细胞,导致他们不能从这一突破性技术中获益。

从健康供体中获得细胞制造同种异体(allogeneic)CAR-T细胞有潜力解决自体CAR-T细胞面对的这些挑战。新年伊始,Nature Reviews Drug Discovery上发表的一篇综述对“即用型”同种异体CAR-T疗法的开发现状进行了深度盘点。

同种异体CAR-T细胞的优势和挑战

同种异体CAR-T细胞的制造流程起始于从健康供体中获得的T细胞或者其它细胞类型,这些细胞在经过基因工程改造,在细胞表面表达能够靶向癌细胞的CAR之后,接受进一步基因编辑降低异体CAR-T细胞攻击宿主的风险和宿主细胞排斥异体CAR-T细胞的可能。然后这些细胞经过培养、增殖、提纯、分装成可以随时使用的产品冷冻保存。

▲自体CAR-T和同种异体CAR-T疗法的制造流程(图片来源:Allogene公司官网)

这种CAR-T疗法的优势在于:

从单一健康供体提供的细胞可以生成大量CAR-T细胞,满足大量患者的需求。例如,致力于开发同种异体CAR-T细胞的Allogene公司表示,从一名健康供体中获得的细胞可以制成治疗100名癌症患者的CAR-T疗法。

这些细胞已经生成并且冰冻在库存中,需要接受治疗的患者只需要解冻库存的疗法就可以立即接受治疗,消除了自体CAR-T疗法制造过程中产生的延迟。

而且,通常癌症患者由于自身T细胞数目的限制,导致他们无法接受多次CAR-T疗法的治疗。而同种异体CAR-T疗法可以更容易重复对患者进行治疗,并且改变CAR-T疗法靶向的抗原,克服对CAR-T疗法的抗性。

然而,同种异体CAR-T疗法的开发也需要面对独特的两大挑战:一,输入患者的异体细胞可能对宿主进行攻击,导致危及患者生命的移植物抗宿主病(GVHD);二,异体细胞可能迅速被宿主的免疫细胞识别并消灭,限制它们的抗肿瘤活性。

解决移植物抗宿主病的策略

同种异体CAR-T细胞攻击宿主组织的原因是因为这些T细胞表面表达的T细胞受体(TCR)能够识别宿主组织上的异体抗原,从而引发T细胞对宿主组织的攻击。目前,克服移植物抗宿主病的策略主要分为两类,一类使用基因编辑方法消除T细胞上的天然TCR表达,另一类使用其它不会导致GVHD的细胞类型。

基因编辑方法消除T细胞的天然TCR表达

由于常用的αβ型T细胞表面天然表达的TCR是介导这些T细胞攻击宿主的关键。研究人员已经开发出多种方法,防止TCR在这些细胞表面的表达。其中进展最快的方法是使用基因编辑技术。αβ型T细胞表面的TCR蛋白复合体由α链和β链构成,只有一个基因编码α链的恒定区(constant regions)。因此,破坏编码T细胞受体α链恒定区(TRAC)的基因是阻止αβ型TCR表达直接有效的方法。利用这一策略产生的同种异体CAR-T疗法已经进入临床试验。

这一策略的优势在于,可以使用健康供体中大量的αβ型T细胞作为原材料制造CAR-T细胞。目前有多种基因编辑技术可以用于特异性破坏编码TRAC的基因,它们包括锌指核酸酶(ZFN),转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN),MegaTAL,和CRISPR基因编辑系统。在最新研究中,研究人员利用细胞的同源重组机制,将表达CAR的转基因直接导入TRAC基因的位点。这一策略具有“一石二鸟”的效果,在破坏T细胞的天然TCR表达的同时,让CAR转基因在TRAC基因的位点表达,接受天然TCR基因启动子的调控。动物试验表明,这种策略产生的靶向CD19的CAR-T疗法比随机插入CAR转基因生成的CAR-T疗法具有更好的抗癌活性。

使用基因编辑策略的一个隐患是基因编辑技术的脱靶效应可能产生潜在风险。然而,由于异体细胞最终都会被宿主消灭,这一潜在风险的影响可能相对较低。

使用降低GVHD风险的细胞类型

降低异体CAR-T细胞攻击宿主风险的另一个策略是使用不会产生GVHD或产生GVHD风险较低的细胞类型。它们包括天然杀伤细胞(NK细胞),γδ型T细胞,NK T细胞(表达NK细胞表面标志物的T细胞),病毒特异性记忆T细胞。

提高同种异体CAR-T细胞持久性的策略

虽然上述的多种方法可以降低输入到患者体内的异体CAR-T攻击宿主的风险,但是同种异体CAR-T疗法还需要解决另一项重大挑战,那就是患者的免疫系统会识别这些细胞是“外来”细胞,从而对它们产生免疫排斥反应。这种免疫排斥最终会将输入患者体内的异体CAR-T细胞完全消灭。而由患者自身T细胞介导的免疫反应可能在异体CAR-T疗法输入时就马上开始工作,降低异体CAR-T疗法的疗效。因此,如何提高同种异体CAR-T疗法的持久性是这一领域急需解决的问题。目前解决这一问题的研究沿着下面的几个方向进行:

更为有效的淋巴细胞清除手段

已有的研究已经表明,想让输入的CAR-T细胞在患者体内增殖,需要在输入细胞之前先使用化疗等手段清除患者体内已有的淋巴细胞,从而为输入的CAR-T细胞提供增殖的空间。对于同种异体CAR-T细胞来说,清除淋巴细胞这一步可能更为重要,因为残存的宿主T细胞会立刻攻击“外来”的CAR-T细胞。

目前一种在研方法是通过基因编辑让同种异体的CAR-T细胞对清除T细胞的药物产生抗性,这些细胞就不会受到清除T细胞药物的影响。例如,Allogene公司开发的UCART19使用基因编辑手段,敲除了细胞表达CD52蛋白的基因。这让这些细胞对通过与CD52相结合,杀死T细胞的单克隆抗体alemtuzumab产生抗性。将alemtuzumab与化疗联用可以更有效地清除宿主的成熟T细胞,并且将宿主的成熟T细胞维持在低水平。与此同时,同种异体的CAR-T疗法仍然可以发挥作用。

▲通过抑制CAR-T细胞中CD52蛋白的表达提高CAR-T持久性的策略(图片来源:Allogene官网)

基因编辑还可以让同种异体的CAR-T细胞对清除T细胞的化疗药物产生抗性,从而让它们在抑制T细胞生长的环境中正常工作。然而,这一策略的弊端在于患者体内的内源T细胞水平会被压制到很低的水平,导致他们感染的风险显著提高。

降低同种异体CAR-T细胞的免疫原性

器官移植和造血干细胞移植的经验表明,如果供体的主要人类白细胞抗原(HLA)表型与宿主的HLA表型相似,就可以大幅度减少对移植物的免疫排斥。基于这一经验,理论上可以通过发现具有特定HLA表型的供体,构建供体细胞库,从中选择与患者匹配的供体细胞生成同种异体CAR-T细胞。

由于1类HLA蛋白是介导免疫排斥因素的关键分子。另一种策略是使用基因工程手段,消除同种异体CAR-T细胞表面表达的1类HLA蛋白。HLA在细胞表面的表达需要名为β2-microglobulin的亚基,通过基因工程敲除β2-microglobulin的表达就可以防止HLA蛋白在细胞表面的表达,从而降低这些细胞的免疫原性。

▲HLA结构(图片来源:User atropos235 on en.wikipedia [CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)])

选择最佳的T细胞亚群

T细胞群体包含多种具有不同功能和表型的T细胞亚群。而不同T细胞亚群在攻击癌细胞的能力和在患者体内的持久性等方面表现也大不相同。例如,临床前研究表明,由CD8阳性和CD4阳性幼稚T细胞(na?ve T cell,TN)和中央记忆细胞(central memory T cells,TCM)生成的CAR-T细胞对癌细胞的杀伤能力更强。

而使用自体CAR-T疗法治疗慢性淋巴细胞白血病的临床研究表明,TCM和具有自我复制能力的干细胞样记忆性T细胞(stem-like memory T cell, TSCM)的质量,以及细胞耗竭生物标志物的表达水平(包括PD-1, TIM3,LAG3等),是CAR-T疗法活性和持久性的重要指标。

因此,通过改进筛选和细胞培养技术,可以富集特定的T细胞亚群,从而改善疗法的持久性。在这一方面,从健康供体中获得的T细胞可能具有潜在的优势,因为他们没有接受过可能影响T细胞群体的前期疗法的治疗,因此可以提供包含丰富TN,TCM,和TSCM的T细胞。

同种异体CAR-T疗法的临床进展

目前,多项在研同种异体CAR-T疗法已经进入临床试验,治疗急性淋巴细胞白血病和急性髓系白血病(ALL)患者等血液癌症和实体瘤(见下表)。

2018年,Allogene公司开发的UCART19的初步临床结果表明,在治疗复发难治型ALL患者时,UCART19达到82%的完全缓解/血液学不完全恢复的完全缓解(CR/CRi)。由于UCART19在患者体内的持续时间有限,接受UCART19的儿科患者随后接受了造血干细胞移植疗法。

CAR-T和细胞疗法的未来

关于“即用型”CAR-T疗法,业内也有着两派不同的观点。许多人相信,它能解决CAR-T疗法难以制备,生产周期长的痛点,为全球更多病患带来治疗的新希望;但也有一些专家相信,“即用型”CAR-T疗法只是一时的“权宜之计”。归根结底,是我们对“自体型”CAR-T疗法的洞见还不够深刻。

最近,药明康德内容团队与多名细胞疗法领域的权威专家进行了对话。其中,Lyell Immunopharma的创始人兼首席执行官Rick Klausner博士展望了细胞疗法的未来。这名美国国家癌症中心(NCI)的前负责人指出,目前研发“即用型”CAR-T疗法的动力之一,在于当下制造“自体型”CAR-T疗法的种种瓶颈。然而我们需要认识到,当下制造CAR-T疗法的技术远未臻成熟。5-10年后,细胞疗法的研发与生产制造势必将与现在大不一样。

Klausner博士提到,目前的细胞疗法生产之所以耗时费力,在于我们并不知道其中的哪些细胞真正具有治疗的效力。因此我们只能不断扩增T细胞,希望在天文数字的细胞中,具有疗效的细胞数能够达标。而在未来,如果我们能分离出那些具有疗效的细胞亚群,就能大幅降低治疗癌症所需的细胞数目。这能极大地减少我们所需培养的细胞数量,并把细胞疗法的生产时间从数周缩短到短短几天。

这听起来像是天方夜谭,却代表了未来的一个前进方向。要知道,在一台计算器要占去一整间房屋的时代,也没有多少人能预想到智能手机的出现。而两者之间,相隔只有数十年。

MD安德森癌症中心的癌症医学部主任Patrick Hwu博士则指出了不同的应用前景。对于某些比较敏感的癌症来说,“即用型”的CAR-T疗法在短期内就能起到很好的效果,因此不必过于担心它被免疫系统所排斥的问题。而对于实体瘤,我们希望T细胞在肿瘤附近停留尽量久的时间,“自体型”的CAR-T疗法则会有更大的发挥空间。

而我们要知道,关于“即用型”和“自体型”CAR-T疗法的热议,只是细胞疗法的冰山一角。是的,自获批以来,CAR-T疗法领域吸引了大量的目光和关注。但两位专家指出,细胞疗法,并不是只有CAR-T疗法一种。T细胞疗法以外的细胞疗法,同样是未来的发展方向。而基因与细胞疗法有望在生物技术的浪潮之下,为全球病患带来新的突破。

参考资料:

[1] Depil et al., (2020). ‘Off- the-shelf’ allogeneic CAR T cells: development and challenges. Nature Reviews Drug Discovery, https://doi.org/10.1038/s41573-019-0051-2

[2] Allogen Corporate Presentation. Retrieved January 5, 2020, from https://ir.allogene.com/static-files/f44b1f83-83eb-4cd0-b0fa-4f327b17fefb

猎才二维码
//360推送 //百度自动推送 //51la