9种主流及新兴细胞免疫疗法

针对癌症的细胞免疫疗法（Cellular immunotherapy），也称为过继细胞疗法(Adoptive cell therapy, ACT)，是一种利用来自人体自身免疫系统的细胞来消除癌症的治疗方法。 当癌细胞在人体内生长入侵时，自身的免疫系统能够识别和消除那些已经癌变的细胞。比如免疫系统中最强大的细胞毒性T淋巴细胞 （Cytotoxic T lymphocyte，Tc或CTL），也被称为杀伤性T淋巴细胞，通过与癌细胞表面抗原标记物的结合来特异性的识别并消除癌细胞。除了特异性识别外，其他免疫细胞如自然杀伤细胞（NK，Natural killer cell）和巨噬细胞（Macrophage）也可以非特异性的杀伤或吞噬癌细胞。 相比于手术、放疗和化疗这三大传统的抗癌治疗，细胞免疫疗法在精准性、有效性和安全性上更让人寄予厚望，从近些年在科研和临床上的迅猛发展来看，细胞免疫疗法极有可能迅速崛起成为抗癌疗法的第四大支柱。 下文就对目前生物医药行业中的多种主流和新兴细胞免疫疗法（包括TIL、TCR-T、CAR-T、STAR-T、CAR-NK，CAR-M，DC、iNKT、γ-δT）进行梳理，从各自的作用机理入手分析其优势特点和前景挑战，并对一些具有代表性的国内外生物技术公司的研发进展做了总结。

/01/肿瘤浸润淋巴细胞疗法（TIL）

肿瘤浸润淋巴细胞TIL（Tumor-infiltrating lymphocytes therapy）疗法的病理学基础是在癌症早期阶段，有一部分淋巴细胞会穿透肿瘤基质进入到肿瘤内部，这些细胞已经具备了识别和攻击肿瘤的能力，它们的集合被称为肿瘤浸润淋巴细胞或TIL。不同于其他大多数ACT疗法使用血液循环中的免疫细胞，TIL细胞来源于切除自患者体内的肿瘤组织，因此相比于血液来源的免疫细胞，TIL有更高的概率可以识别肿瘤细胞，并且天然的可以更有效的针对实体瘤进行治疗。   实体瘤的治疗难度主要来源于肿瘤细胞的高异质、难浸润性、和肿瘤微环境中的多种免疫抑制机制，而TIL在实体瘤治疗中具有其独特优势。在切除肿瘤组织后，活检组织进行DNA测序以识别在癌症中发生的突变，这些突变的新表位（neoepitopes）会在自体树突状细胞（Dendritic cells, DC）- 一种抗原递呈细胞（APC）中呈现。通过共同培养DC和TIL，那些能够识别新表位的TIL会被筛选，再通过体外扩增的方法富集，重新注入患者体内进行治疗。通过对接受了TIL治疗的黑色素瘤患者的样本分析表明，患者体内的T细胞可以特异性的识别自体内的肿瘤新表位。目前除了黑色素瘤，TIL疗法在宫颈癌、肾癌、乳腺癌和非小细胞肺癌等癌症治疗方便也取得了初步的效果。 来自Iovance Biotherapeutics官网   TIL最早是由免疫疗法先驱者Steven Rosenberg及其团队发现的，临床研究的成果发表于1994年。相比于CAR-T疗法，TIL虽然发现早，但是目前还没有相关的产品获批上市。全球仅美国Iovance公司的用于治疗转移性黑色素瘤的产品Lifileucel已申请上市，有望在2022年成为第一个用于实体瘤的一次性细胞疗法。

/02/工程T细胞受体疗法（TCR-T）

T细胞受体TCR（T-cell receptor）是存在于T细胞表面、负责特异性识别动物细胞表面的MHC的抗体蛋白。T细胞杀死癌细胞首先依赖于TCR识别出癌细胞上由MHC提呈的抗原（提呈是指内源蛋白抗原片段与MHC-1结合并在细胞表面呈现的过程）。MHC（major histocompatibility complex）即主要组织相容性复合体，是一组编码动物主要组织相容性抗原的基因群的统称，其中MHC-I类分子具有提呈内源性抗原（比如肿瘤抗原）的功能。存在于T细胞表面的TCR通过与MHC结合来判断抗原片段是否正常，如果发现其中有变异片段（比如识别出某些特定的肿瘤抗原），就会像靶细胞发起免疫攻击，从而杀死变异的靶细胞。

图片来源：Zhao et el, Engineered T Cell Therapy for Cancer in the Clinic, Frontiers in Immunology, 2019   

然而，并不是所有患者体内的T细胞都具有可以识别相应癌细胞的TCR，工程T细胞受体疗法就是为了解决这个问题而生的。通过从患者身上获取T细胞，为T细胞转配（比如通过病毒转染）新的TCR，使其能够识别肿瘤特异性抗原，再将改造的T细胞在体外培养扩增，输入到患者体内使其能够靶定癌细胞并进行清除。TCR技术的主要目的就是通过基因修改的方式增强T细胞识别肿瘤的能力。   2022年1月27日，Immunocore生物技术公司的TCR创新疗法Kimmtrak（tebentafusp-tebn）已由美国FDA获批上市，成为全球首款上市的TCR疗法。作为一款双特异性蛋白，Kimmtrak包含一个高亲和性和可溶性的TCR端和一个抗CD3的免疫效应结构域，能够特异性的靶向gp100（一种在黑色素细胞瘤中表达的抗原），Kimmtrak可用于治疗不可切除或转移性葡萄膜黑色素瘤。

/03/嵌合抗原受体-T细胞疗法（CAR-T）

TIL和TCR疗法有一个共同的限制，就是癌细胞必须能够提呈变异抗原到细胞表面才能被T细胞识别并消灭，但是CAR-T疗法突破了这一瓶颈。CAR是chimeric antigen receptors即嵌合抗原受体。CAR结构通常也由三部分组成胞外抗原结合区、跨膜结构域以及胞内激活结构域。经过改造的CAR通过识别癌细胞表面自然表达的抗原，而不需要TCR来特异性识别提呈癌变抗原的MHC，就可以直接激活T细胞从而杀死癌细胞。这个方法的局限性也在于癌细胞表面自然表达的抗原很少，所以CAR-T能选择的潜在靶点范围有限。目前成熟的CAR-T疗法都主要集中于血液系统的恶性肿瘤，尤其是B细胞白血病。  

图片来源：Brentjens R, et al. “Driving CAR T cells forward.” Nat Rev Clin Oncol. 2016 13, 370–383.   

在应对实体瘤方面，CAR-T不像在血液恶性瘤上取得如此巨大的突破，原因在于除了需要选择新的识别实体瘤的抗原外，CAR-T需要应对实体瘤中更复杂的微环境，包括纤维化组织和失调的血管等物理屏障，以及来自于抑制性细胞和细胞因子等的免疫抑制。因此目前专攻实体瘤的新CAR-T疗法主要集中于改造T细胞使其能够表达免疫刺激趋化因子或促纤维化生长因子抑制剂，从而获得在实体瘤复杂微环境中的免疫活性。   截至2022年3月，全球共获批上市了8款CAR-T细胞治疗产品。2021年6月，我国首款CAR-T细胞治疗产品复星凯特的阿基仑赛注射液正式获批上市，同年9月，第二款CAR-T产品药明巨诺的瑞基奥仑赛注射液正式获批。所以有人称2021年是中国的细胞治疗元年。

/04/Tmod™ T 技术

Tmod™ T细胞技术是A2 Biotherapeutics公司研发的能够精准靶向癌细胞的CAR-T技术。传统CAR-T技术存在的一个很大的挑战是很难精准的识别癌细胞，经常会误伤正常细胞。Tmod T技术通过为T细胞装备两个CAR模块，（对于癌细胞来说）一个是激活模块一个是阻断模块。激活模块能识别肿瘤细胞上触发杀伤的抗原，而阻断模块只能识别正常细胞的抗原，从而保护它们免受损伤。A2Bio公司通过探索肿瘤细胞中的基因缺失（被称为杂合性丢失heterozygosity或LOH）来锁定潜在阻断抗体。 图片来源：A2 Biotherapeutics官网   

公司管线上目前有两款自体和两款未披露的同种异体的Tmod产品。以A2B530为例，Tmod细胞的激活CAR模块可以靶向癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA），而阻断模块能够靶向HLA-A*02。初步的试验结果显示，在体外和体内，A2B530可以选择性的杀死HLA-A*02−的癌细胞，而HLA-A*02的正常细胞则不会受到伤害。   图片来源：A2 Biotherapeutics官网

/05/通用型CAR-T（UCAR-T）

通用型嵌合抗原受体 T 细胞疗法（Universal Chimeric Antigen Receptor T-cells）是对健康提供者（非患者本人）的T细胞进行CAR的工程化改造，通过标准化生产产出可以供不同患者使用的现成的（off-the-shelf）同种异体CAR-T产品。与自体CAR-T疗法不同，UCAR-T可以不受患者T细胞来源和质量的影响，可实现量产并令患者快速使用以达成规模化效应。UCAR-T被认为可以大幅度降低治疗费用，易用性提升，普及度提高，所以业界普遍认为，UCAR-T技术及其他各类通用型技术是细胞免疫治疗发展的必然趋势。   Cellectis作为一家基因编辑公司，已经有多款UCAR-T候选产品处于临床一期或二期。国内的北恒生物也有一代和二代的UCAR-T针对血液瘤和实体瘤的产品即将IND申报。   来自北恒生物官网

/06/合成TCR和抗原受体T细胞疗法（STAR-T）

合成TCR和抗原受体T细胞疗法（STAR-T）即Synthetic T-cell receptor and antigen receptor (STAR) T-cell therapy，可以认为是将CAR-T和TCR-T两者融合的创新型疗法，是华夏英泰（北京）研发的两大创新型T细胞改造平台之一（另一个为enTCR-T）。STAR-T是一种基于TCR复合物的CAR，STAR 由两个蛋白质模块组成，每个模块包含一个抗体轻链或重链可变区和 TCR α 或 β 恒定区，然后融合到 OX-40 共刺激结构域，所以这样的结构让STAR-T更像是 CAR-T 和TCR-T的技术融合。华夏英泰的双靶点CD19/CD20 STAR-T疗法用于治疗B细胞急性白血病（B-ALL）目前处于临床一期，从报道的结果来看，相比于传统CAR-T，STAR-T的副作用小疗效更好。STAR的独特设计使其很容易被开发成多靶点抗体结构，从而有效的提高T细胞在体内的存活时间，更好的防止靶标逃逸和肿瘤复发。 图片来源：华夏英泰官网

/07/恒定自然杀伤T细胞疗法（iNKT）& CAR-NKT

iNKT细胞即invariant natural killer T cell，它是NKT细胞的一个亚型。NKT细胞即自然杀伤T细胞，是一种不需要事先致敏即可杀伤被感染或癌变细胞的T细胞，所以被称为“自然杀伤”。NKT很容易与NK细胞混淆，两者皆为自然杀伤，不需要致敏，都能分泌细胞因子，并能诱导先天性免疫反应。不同点在于NK是含有胞浆颗粒的大颗粒淋巴细胞；而NKT属于T细胞，因而在细胞表面表达有TCR，比如I型NKT细胞（即iNKT）就表达了恒定TCR（iTCR）能特异性的识别CD1d（MHC1类相关蛋白）。多项研究表明，II型NKT可以促进癌细胞增长和转移，因而具有促肿瘤作用；而I型NKT（iNKT）则具有很强的抗肿瘤能力。   依赖于iNKT的细胞疗法被认为是非常有前景的，因为iNKT具有的双重作用机理。天然iNKT既可以快速启动先天性免疫反应，又可以招募和激活适应性免疫细胞，此外它还具有T细胞靶向肿瘤细胞的记忆能力。iTCR作为内部靶向和归巢装置，可以帮助iNKT归巢于肿瘤组织，便于对肿瘤的清除，并且还能抑制移植物抗宿主病(GVHD)。  

图片来源：Waldowska-Kasprzak et al, A brief review of clinical trials involving manipulation of invariant NKT cells as a promising approach in future cancer therapies, Central-European Journal of Immunology 42(2):181-195, 2017   

天然的iNKT细胞已经被证明在治疗实体瘤方面有很好的效果，iNKT还可以进一步进行工程化改造。由美国生物医疗公司MiNK Therapeutics研发的iNKT疗法 AGENT-797目前已处于临床一期，预计在2022年初将取得临床和预临床的相关数据。此外，Kuur Therapeutics公司依赖于其NKT工程化细胞平台研发的同种异体现货CAR-NKT细胞免疫疗法KUR-502已宣布于2020年9月完成了首例患者给药。Kurr公司为iNKT细胞装配的CAR结构，一方面可以分泌 IL-15 提高iNKT的激活能力、持久性和抗肿瘤活性，另一方面可以下调 MCH I 类和 II 类以减少细胞在患者体内的同种异体反应，提高其耐受性和持久性。此外，Kuur公司目前的研发管线中还包括自体的KUR-501和同种异体的KUR-503两款CAR-NKT候选产品。

/08/γ-δT细胞疗法

γ-δT细胞是一类T细胞。根据T细胞表面TCR的不同可以将T细胞分为α-βT细胞和γ-δT细胞，γ-δT数量较少，通常只占T细胞总数的5%左右。它具有天然的抑癌效果，在预后效果更好的癌症患者体内发现，他们的肿瘤组织中会更大程度的聚集γ-δT细胞。γ-δT细胞的独特性在于它的TCR识别不受MHC的限制，可以直接识别未处理的抗原，比如其对焦磷酸盐的识别。因为焦磷酸盐在许多肿瘤细胞中过度产生，γ-δT细胞可以引发MHC非限制性的肿瘤细胞杀伤。与NKT细胞类似，γ-δT的免疫反应无需激活即可快速响应，使得它既有天然免疫学特性，又具有适应性免疫性应答。此外，相比于很多过继细胞疗法会遇到的体外扩增的挑战，γ-δT可以以健康的捐献者作为细胞来源，在体外制备成同种异体的“off-the-shelf”成品治疗产品。 图片来源：Wo et al, The Role of Gamma-Delta T Cells in Diseases of the Central Nervous System, Front. Immunol., 23 October 2020   目前针对于γ-δT的细胞疗法主要有两种机制。一是在体内通过抗体来选择性的激活γ-δT细胞。比如美国ImCheck therapeutics公司研发的ICT01即为一款anti-BTN3A单克隆抗体，ICT01可以靶向在多种实体瘤上过表达的BTN3A的同源异构体，并可以有效激活 γ9δ2 T细胞，临床一期试验结果显示ICT01有很好的治疗效果和安全性。此外，荷兰的Lava therapeutics公司还有两款双抗产品进入临床一期。另一种基于γ-δT的抗癌疗法也是更多被研究的是过继性细胞疗法，通过体外扩增或接受同种异体细胞产品注射来达到治疗的目的。比如美国IN8bio公司利用了基因改造的γ-δT细胞，目前已有两款产品INB-200（对抗胶质母细胞瘤）和INB-100（白血病）在临床一期。其他国家如英国、荷兰、新加坡等都有企业有少量的管线布局，而国内对于γ-δT细胞疗法更多的处于研究阶段。

/09/嵌合抗原受体-自然杀伤细胞疗法（CAR-NK）

虽然CAR-T技术在抗癌领域取得了令人瞩目的成绩，但是由于其所需的细胞多来源于自体T细胞，这可能导致细胞无法取到足量、病人负担过重等问题，此外，细胞改造制备的时间也常需要数周之久，对于病情进展迅速的病人来说也无法达到理想疗效。这些挑战促进了其他的免疫细胞作为CAR修饰的候选细胞，其中就包括自然杀伤细胞（Nature killer cell，NK细胞）。   NK细胞是与T、B细胞并列的第三大类淋巴细胞。NK细胞数量较少，在外周血中约占淋巴细胞总数的15%。NK细胞是于1975年被发现，其“自然杀伤”的名字由来于它对靶细胞的杀伤是不需要特异性激活的。与T细胞不同，NK细胞的杀伤机制是受细胞表面的抑制性受体和激活性受体的共同调控，所以NK细胞的活化是无需实先致敏和产生细胞因子、趋化因子的。 图片来源：Morvan et al, NK cells and cancer: you can teach innate cells new tricks, Nature Reviews Cancer, 16, pages7–19 (2016)   CAR-NK中的CAR与CAR-T中使用的CAR结构十分类似，很多研究甚至把CAR-T中成熟的CAR结构直接用来制备CAR-NK。目前治疗用NK细胞的主要来源包括自身外周血分离、NK细胞系培养、和干细胞分化。外周血纯化再回输的技术方案相对成熟，自体和异体NK细胞都可以用于过继性疗法，但是异体NK在使用前必须清除血液中的T细胞，避免引起移植物抗宿主病（GVHD）。在体外培养细胞系中，使用最广泛是NK-92细胞系，其最大的优势是细胞表面的抑制性受体表达很低，抑制性信号的低水平接收使得NK-92对多种肿瘤的杀伤能力要优于原代NK细胞。此外，通过诱导多能干细胞、提取脐带血干细胞等方法来获得干细胞分化而来的NK细胞也具备很好的CAR修饰能力，其纯度更高、生长能力更强，因而是一类很有潜力的NK细胞来源。   截止到目前，CAR-NK尚未有上市的产品，2021年11月，中国药监局审批通过了国内首例由国健呈诺提交的CAR-NK的IND申请。国内布局CAR-NK疗法的公司大概有数十家，其中国健呈诺、博生吉、英百瑞等生物技术公司都有多条管线和准备新药临床申请的CAR-NK产品。  

/10/嵌合抗原受体-巨噬细胞疗法（CAR-M）

CAR-T和CAR-NK在血液肿瘤中取得的进展，都同样在攻克实体瘤时遇到了困难，而在所有肿瘤中90%以上都是实体瘤，故此，针对巨噬细胞（macrophage）的CAR改造顺势而生。巨噬细胞是一种吞噬细胞，具有非常强的吞噬能力，是由血液中游离的单核吞噬细胞进入各个组织后发育而成的。巨噬细胞同时也是一种主要的抗原提呈细胞（APC），它们会向有损伤和炎症的组织聚集，在很多实体肿瘤中就富含M2样抑炎性的巨噬细胞。巨噬细胞会随着所处环境的不同而产生不同的生物形态和功能，比如，M1型巨噬细胞具有促炎症反应的作用，M2型则抑制炎症反应。而在肿瘤微环境下，我们希望巨噬细胞获得M1样促炎症表型，这样可以逆转肿瘤的免疫抑制微环境。

图片来源：American Association for Cancer Research  

目前在CAR-M技术上取得绝对领先的是美国的初创公司Carisma Therapeutics，2021年3月，公司宣布完成了首例受试者给药，这是一款靶向HER2的实体瘤CAR-M疗法，目前处于临床一期。这款疗法的机理是，通过靶向HER2使CAR-M像肿瘤细胞聚集并吞噬肿瘤细胞，同时CAR-M又可以递呈肿瘤抗原从而招募和活化T细胞，进一步对癌细胞进行杀伤。   CAR-M技术的限制主要在于两点，一是因为巨噬细胞的超强吞噬能力可以快速吞噬病毒，使得绝大部分基于病毒转染的CAR导入方法都失效了。Carisma的科研团队通过对慢病毒的筛选，最终获得了一个名为Ad5f35的腺病毒可以作为载体导入CAR-M系统。第二个挑战源于巨噬细胞的来源和扩增难度，巨噬细胞在外周血中的占比不到10%，而且体外扩增的难度也大于T细胞或NK细胞。CAR-M疗法想在临床应用上取得更大进展，需从这两方面下手取得突破。虽然有限制，但是CAR-M疗法仍不失为一个很有希望的实体瘤细胞疗法。

/11/树突状细胞免疫疗法（DC-based immunotherapy）

树突状细胞（Dendritic cells）是一组多样化的特化抗原呈递细胞（APC），在先天性和适应性免疫应答的启动和调节中起关键作用。树突状细胞因其成熟时伸出许多树突样或伪足样突起而得名，是由2011年诺贝尔生理学获得者、加拿大生物学家Ralph Steinman于1973年在小鼠脾脏中发现并命名的。Steinman的后半生一直致力于研究DC细胞的纯化培养和基于DC的癌症疫苗，在他被确诊了胰腺癌之后，他甚至把基于DC的免疫疗法用在自己身上，并成功延长了3年的寿命。   DC细胞是机体内最强的抗原递呈细胞，人体内大部分DC都处于非成熟状态，具有非常强的迁移能力和抗原吞噬能力，能高效摄取、加工处理和递呈抗原，在摄取抗原之后即分化为成熟DC。在成熟的过程中，DC可以由接触抗原的外周组织迁移进入次级淋巴器官，与T细胞接触并激发免疫应答反应，包括诱导产生特异性的细胞毒性T淋巴细胞（CTL）。   目前基于DC的抗癌免疫疗法主要包括（1）辅助作用：用于辅助TIL疗法（在体外筛选TIL细胞）或与免疫检测点抑制剂联合使用（2）抗癌疫苗（3）CAR-DC疗法，通过直接为DC装配CAR来靶向癌细胞。其中DC疫苗技术最为成熟，自2010年由Valeant Pharmaceuticals公司研发的第一款DC疫苗sipuleucel-T被FDA批准上市以来，已经进行了数百项关于DC疫苗的研究和临床试验，疫苗的稳定性和安全性多次被证实。DC疫苗也被称为个性化疫苗，因为其通过采用患者自身细胞，在体外诱导分化成DC细胞，再制成负载了肿瘤抗原的DC细胞，回输患者体内，通过这些DC细胞刺激产生特异性抗肿瘤T细胞来消灭肿瘤。  

图片来源：Shenzhen Geno-Immune Medical Institute官网 

不同于CAR-T和CAR-M，负载了抗原的DC细胞并不直接杀死或吞噬癌细胞，因此DC疗法多以疫苗的形式存在，通过其诱导细胞毒性T细胞、甚至记忆性淋巴细胞从而达到长期监测癌细胞增长的效果。而华盛顿圣路易斯大学的Carl DeSelm研究团队，通过为DC细胞装载CAR使其能够特异性的靶向癌细胞，吞噬细胞后再提呈抗原并诱发T细胞免疫反应。这一关于CAR-DC技术的研究在小鼠试验中取得了很好的治疗效果，团队认为其具有针对任何癌症尤其是实体瘤的潜力，并于2021年6月递交了关于CAR-DC技术的专利申请。