人人都能学懂CAR-T(八)丨CAR-T细胞能否成为癌症患者的“第一选择”?

2021
02/07

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林怡婷 / 健康界
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CAR-T细胞疗法既然这么“神奇”,现如今的基因工程技术经如此发达了,为什么CAR-T细胞疗法不在临床上普及,造福更多的患者?

通过前面几期的分析,笔者已经将CAR-T细胞的结构、历代发展简史以及相关适应症、不良反应一一介绍(大家可以点击我们的“相关阅读”,翻阅以前的文章)。或许,许多人看完文章后,有这样的疑问,CAR-T细胞疗法既然这么“神奇”,现如今的基因工程技术经如此发达了,为什么CAR-T细胞疗法不在临床上普及,造福更多的患者?

这个问题,还是要从“CD19 CAR-T细胞在血液系统肿瘤中大获成功”开始说起。

图1: CAR-T结构示意图(引用自Kite Pharma公司网站)

CD19 CAR-T细胞——一个幸运的发现

靶向CD19 CAR-T细胞免疫疗法是使用最广泛,也是最成功的CAR-T细胞免疫疗法。

CD19作为第一个被选择的靶标,不仅是因为它在B淋巴细胞白血病和淋巴瘤细胞中高水平表达,还因为它相对于其他潜在靶标(如CD20、CD22等)而言,具有更加广泛表达水平(仅限B细胞谱系),这预示着靶向CD19分子所带来的杀伤活性更高且非肿瘤细胞杀伤仅限于B细胞谱系的细胞[1]。CAR的结构在早期设计时,难以避免含有鼠类蛋白成分,患者体内的B细胞的消耗,也可能会进一步削弱机体针对CAR这个“异己”成分潜在的体液免疫应答,从而进一步提高靶向CD19分子的CAR-T细胞的治疗效果。由于单次输注基因工程化靶向CD19的CAR-T细胞,就可根除人淋巴瘤及白血病-荷瘤小鼠体内的肿瘤细胞,这一振奋人心的发现,也进一步促使科学家们加紧对CD19特异性CAR-T细胞的研究与开发[2]。

然而,CD19 CAR-T细胞本身也是一种极其讨巧的细胞疗法。由于CD19分子所具有的天然特性,使得CD19几乎成为了肿瘤细胞免疫治疗完美的靶标分子。CD19在B淋巴细胞恶性肿瘤中高表达,它也是正常B细胞发育所必需的,但它在B细胞谱系外的细胞表面并不表达。使用CD19 CAR-T细胞治疗的患者虽然可发生严重的B细胞发育不全,但会保留浆细胞产生抗体的功能,即机体原有的体液免疫功能并不会发生“瘫痪”[3]。CAR-T细胞治疗所引起的B细胞功能不全,可通过暂时性的静脉注射免疫球蛋白替代疗法来进行控制[4]。这也是CD19 CAR-T细胞在临床上获得大量关注,并且成为目前临床使用最为广泛的CAR-T细胞免疫疗法的原因之一。

表1:CD19的CAR-T临床数据[5]

自2010年以来,针对B细胞恶性肿瘤的CD19-CAR治疗积累了大量的临床经验,但细胞与基因治疗产品的商业化制造还面临着诸多挑战。面对不同肿瘤病患复杂的样品来源,如何避免生产失败,实现高效率、标准化、规模化的生产制备,在工艺上又可以通过哪些手段或方案来满足预期的商业化需求,是大家共同关注的问题。

CAR-T细胞难以全面普及的重要原因

1、CAR-T细胞引发毒副作用的具体机制尚未明确

当然,CAR-T疗法也面临着不少安全性挑战,我们已经在前两篇文章中重点介绍的了细胞因子风暴与神经毒性。

图2: CAR-T细胞疗法毒副反应:细胞因子释放综合征和神经毒性(图片原创,未经同意请勿转载。作者:林怡婷)

免疫检查点抑制剂(包括PD-1抗体及CTLA-4抗体)治疗所带来的不良反应,主要为结肠炎、皮疹及多发性内分泌病等自身免疫性疾病[6],而CAR-T细胞免疫治疗中所报告的毒副作用多是因为“on-target”(中靶)所造成的,这也使得CAR-T细胞疗法带来的不良反应,相较于PD-1抑制剂显得更为猛烈。

我们知道,美国朱诺医疗(Juno)与纪念斯隆癌症中心合作开发的JCAR-015(靶向CD19),由于在其II期临床阶段发生了5位患者因脑水肿而死亡,朱诺医疗主动叫停了JCAR015的临床研究;而转向开发另一款针对同一靶点(CD19)但神经毒性较小的产品(JCAR017)。

遗憾的是,人们至今对CAR-T产生的细胞因子风暴和神经毒性,进而导致患者死亡的确切机制仍然不清楚。但在临床应用中,研究者们已经有了丰富的应用糖皮质激素和白介素-6受体(IL-6R)抑制剂—托珠单抗进行干预的经验,制定了可以有效地控制CAR-T因细胞因子释放引起的安全风险的方案。

2、CAR-T细胞的制备过程复杂,难以全面普及

另一个阻碍CAR-T技术更广泛进行临床应用的挑战是按照相关的药物监管法规要求开发CAR-T细胞及相关重要原材料(如病毒载体)生产工艺,并完成严格的工艺验证,以及开发并验证相应的质控检验方案。

图3: 基因修饰(TCR、CAR)T细胞免疫治疗的基本流程

由于CAR-T细胞是自体活细胞药物,典型的制备过程包括采集患者的血细胞(主要是白细胞);将血样经冷链运输到符合严格的洁净要求的生产设施进行T细胞分离和活化;再使用病毒载体将CAR基因转入T细胞,并培养扩增以获得足够的CAR-T细胞。整个制备过程需要历时1至2周,这个过程必须按GMP规范在超洁净环境里进行连续操作;并且在生产过程中和终产品制备完成后还需要进行很多的质控检测。

作为被从静脉回输到患者体内的药物,CAR-T制剂除了部分可以被现有药典要求覆盖的标准检测外,还有大量的检测方法都必须根据CAR-T产品和其工艺特点,通过质量研究进行“从头开始”的方法学开发和验证。

CAR-T细胞是自体细胞产品,也意味着每一个病人样品都是一个独立的生产批次,必须经过全套质检流程。其中,无菌检测需从终产品中取样并培养7~14天才可获得数据,这使得终产品制剂完成后必须经低温冷冻后暂存,等待检验合格后才可以被放行,用于治疗。

3、高成本与昂贵的价格

基于上述种种原因,不可否认,这样的自体CAR-T产品的生产和运营模式必然需要比较高的成本,FDA批准的首个CAR-T细胞产品Tisagenlecleucel,来自诺华公司,被许可用于治疗儿童和年轻成人的B急性淋巴细胞白血病,每位患者的治疗价格为475,000美元。Kite/ Gilead公司的抗CD19 CAR-T细胞产品Axicabtagene ciloleucel,主要用于弥漫性大B细胞淋巴瘤,每位患者的治疗价格为373000美元[7],该费用仅用于T细胞生产,不包括的其他方面(如患者护理),由于患者经常需要接受重症监护,因此其他方面的费用可能也十分昂贵。

由此可见,自体来源的CAR-T细胞是“顶级奢侈品”,价格不亚于一辆豪华跑车,并不是普通老百姓可以享用的。

诺华和凯特两个获批的自体CAR-T产品在获批上市后商业化运营过程中都采取了与定点医院合作的模式。只有经过严格筛选及培训的医院才能被纳入其CAR-T产品的临床应用网络。

写在最后

尽管FDA在过去两年中批准CD1靶向的CAR-T细胞产品,但获得这些新疗法的机会仍然有限。随着FDA批准了两种不同的抗CD19 CAR-T产品,有资格进行CAR-T治疗中心越来越多,目前在美国就有超过73个单独的中心可进行CAR-T细胞治疗。因此,符合条件的患者在当地癌症中心接受FDA批准的CAR-T细胞产品的能力正在提高,从而促进将这些疗法纳入他们的个人治疗计划。

但CAR-T细胞毒性是一把双刃剑,阻碍了该方法的发展。目前,在临床前实验和临床实验中针对CAR-T细胞副作用已经探究了多种安全措施。经典自杀基因可快速、有效减少毒性,但同时会不可逆清除治疗性CAR-T细胞,因此需要大量注入CAR-T细胞。内源开关包括合成Notch,iCAR和CCR,当CAR-T细胞识别相应抗原后可以自我关闭的方式实现胞内调节,如此可以明显降低脱靶效应。但该方法无法控制CAR-T细胞活性的时间和密度。双特异性T细胞和CAR开关可通过外源小分子管理实现。当然,外源小分子应该是安全和生物惰性的,而且应该具有较好的药代动力学特点。尽管这些方法依旧存在缺点,需要改进和筛选新方法,我们确信新一代CAR-T细胞将会拥有安全开关,实现更好的安全性和疗效,为恶性肿瘤病人带来更多希望。

此外,费用和保险范围是扩大患者获得CAR-T细胞治疗的持续障碍。成本分析和优化生产策略,以降低成本是必要的。许多患者将继续寻求参与临床试验,以避免在获得FDA批准后适应症的限制。END

参考资料:

[1] Lebien T W and Tedder T F. B lymphocytes: How they develop and function. Blood. 2008, 112 (5): 1570-1580.

[2] Brentjens R J, Latouche J B, Santos E, Marti F, Gong M C, Lyddane C, King P D, Larson S, Weiss M, Rivière I, et al. Eradication of systemic B-cell tumors by genetically targeted human T lymphocytes co-stimulated by CD80 and interleukin-15. Nature Medicine. 2003, 9 (3): 279-286.

[3] Bhoj V G, Arhontoulis D, Wertheim G, Capobianchi J, Callahan C A, Ellebrecht C T, Obstfeld A E, Lacey S F, Melenhorst J J, Nazimuddin F, et al. Persistence of long-lived plasma cells and humoral immunity in individuals responding to CD19-directed CAR T-cell therapy. Blood. 2016, 128 (3): 360-370.

[4] Van Zelm M C, Reisli I, Van Der Burg M, Castaño D, Van Noesel C J M, Van Tol M J D, Woellner C, Grimbacher B, Patiño P J, Van Dongen J J M, et al. An antibody-deficiency syndrome due to mutations in the CD19 gene. New England Journal of Medicine. 2006, 354 (18): 1901-1912.

[5] 王立群. CAR-T和免疫细胞肿瘤治疗. 中国细胞生物学学报. 2019, 41 (04): 540-548.

[6] Byun D J, Wolchok J D, Rosenberg L M, and Girotra M. Cancer immunotherapy-immune checkpoint blockade and associated endocrinopathies. Nature Reviews Endocrinology. 2017, 13 (4): 195-207.

[7] Graham C, Jozwik A, Pepper A, and Benjamin R. Allogeneic CAR-T Cells: More than Ease of Access? Cells. 2018, 7 (10).


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关键词:
CAR-T细胞治疗,成本与疗效

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