人人都能学懂CAR-T(11)|CAR-T细胞治疗再现“风云”,且看细胞疗法明日发展趋势

2021
03/07

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林怡婷 / 健康界
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CAR-T细胞免疫疗法由于在血液肿瘤领域出色的疗效进入公众视野,同时引领着抗癌治疗进入新时代。

免疫治疗让我们第一次在与癌症的战争中看到胜利的曙光。在既往发布的文章中,笔者全面介绍了CAR-T细胞疗法的起源、应用范围、不良反应、最新研发动态。不难看出,CAR-T细胞疗法在学术界进展迅速,然而,经过近三十年的发展,CAR-T细胞才得以在临床上应用于少数晚期血液肿瘤,主要限于小剂量临床试验。

但是,仍然有很多问题亟待解决。什么时候是使用 CAR-T 细胞的最佳时机?哪些患者从中受益最大?CAR-T 细胞疗法可以替代干细胞移植吗?以上问题,需要进一步通过研究可反映疗效的生物学标记来解答。

图1: CAR结构及CAR-T细胞临床应用流程[1]

CAR-T细胞临床发展现状

1、历代CAR-T细胞发展历程

CAR-T细胞技术在难治复发急性淋巴细胞白血病,慢性淋巴细胞白血病、淋巴瘤、骨髓增生异常综合征等血液肿瘤的治疗方面已显示出良好的潜力,已成为目前唯一有希望根治恶性血液病且不依靠allo-HSCT(同种异基因造血干细胞移植)的新型技术,也是连接移植的重要桥梁或移植后清除残存肿瘤细胞的重要武器。

有学者指出,尽管用时三十余年,但CAR-T细胞技术仍是从实验室到临床应用最快的一项技术,极大地促进了转化医学的发展[2]。相较于化疗药物和靶向药物,CAR-T的靶向性更强,并且可以通过技术修饰达到多靶向。免疫靶向治疗的多个优点有助于治疗某些预后极差的罕见肿瘤。我们有理由相信,随着未来技术的成熟、CAR组件的进一步改进以及治疗成本的逐渐下降, CAR-T细胞技术很有可能成为医院和门诊的常规治疗方式。

表1: 历代CAR-T细胞技术比较[2]

2、针对实体瘤CAR-T细胞的发展

CAR-T细胞向肿瘤部位的输送不足,是CAR-T细胞治疗实体瘤过程中,面临的最大挑战之一。在过去10年内,因为人们对肿瘤周围免疫环境了解有限,导致对T淋巴细胞在肿瘤部位浸润的研究进展很缓慢[3]。同时,如果改善细胞进入肿瘤组织的效率问题,除了可以通过设计更智能有效的CAR-T细胞以外,也可以联合物理学的策略,穿透实体瘤周围的物理屏障,直接向肿瘤组织内部注射CAR-T细胞,这也可能是未来CAR-T细胞治疗实体瘤的重要发展方向。

有研究报道了一种上皮细胞间连接之间的“门户”: JO-1 (Junction opener -1, 门户蛋白),通过操纵JO-1,可以暂时性破坏肿瘤上皮细胞之间的紧密连接,从而提高单克隆抗体(例如曲妥珠单抗和西妥昔单抗)治疗的疗效[4]。此外,还有研究表明,肿瘤内松弛素表达,可瞬时降解实体瘤周围的细胞外基质蛋白,从而增强曲妥珠单抗的治疗效果[5]。不同CAR跨膜区结构的设计,也可以影响CAR-T细胞的迁移能力[6]。有研究表明,含有间皮素铰链区的CAR-T细胞可以表现出更强的迁移能力与抗肿瘤活性。

值得注意的是,2021年2月7日,国健呈诺宣布国家药品审评中心已经受理其针对晚期上皮性卵巢癌治疗的“靶向间皮素(MSLN)嵌合抗原受体NK细胞(CAR-NK)注射液”的临床试验申请。本产品是首例“现货型”异体来源的CAR-NK产品,来源于健康供者的外周血,可以及时使用,是免疫细胞治疗实体瘤的重要里程碑。

表2: 靶向间皮素嵌合抗原受体NK细胞注射液临床试验获批

在临床前与临床试验研究中,CAR-T细胞免疫疗法在实体瘤治疗中的效果已经得到了初步的证实。但要想进一步提高其疗效,除了可以采用上述改良后的CAR-T细胞增加向肿瘤部位的聚集和浸润以外,还可以在以下几方面进行改进:(1)进一步优化CAR的设计,以提供更好的T淋巴细胞活化与识别特异性的结构;寻找最佳靶点、改善共刺激结构域将可以继续提高CAR-T细胞治疗的疗效;双靶点CAR的应用可增强肿瘤细胞识别特异性,避免或者减少其对正常组织细胞造成的损伤;(2)分选和采集获得最适合进行基因工程改造的T淋巴细胞亚群、建立标准的离体T淋巴细胞制备与扩增程序,对于延长CAR-T细胞在体内存活时间、优化其活化杀伤功能和促进记忆性T细胞的分化都具有至关重要的作用。

图2: CAR-T细胞在实体瘤中的应用策略[7]

为了克服免疫抑制性肿瘤微环境的影响问题,还可能需要对CAR-T细胞进行其他方面更多的改造:例如抑制免疫检查点分子的信号转导(PD-1/CTLA-4)、减少免疫抑制性可溶性因子(TGF-β,IL10)的释放等。

更好地评估肿瘤与免疫系统之间的相互作用,改进CAR的设计方案,将有助于克服目前CAR-T细胞在实体瘤治疗中遇到的各种障碍。

CAR-T细胞超越肿瘤免疫治疗外的应用与发展前景

迄今为止,绝大部分的CAR-T细胞免疫疗法都以治疗恶性肿瘤为目标的,但CAR能够识别的抗原特异性不仅限于蛋白质或多肽抗原,还可以包括碳水化合物和脂质等分子,因此设计新结构的CAR,还可能有望用于炎症、感染等疾病的治疗。

有学者设计了一种靶向髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(Myelin oligodendrocyte glycoprotein, MOG)的CAR,旨在用于治疗多发性硬化症。在这项研究中,研究人员使用小鼠建立了实验性自身免疫性脑脊髓炎的模型,通过慢病毒载体构建靶向MOG CAR-Treg细胞,在患病小鼠模型的治疗结果表明,该疗法可以使患病小鼠症状减轻,这个结果也鼓舞了科学家们个更加关注。对CAR-T细胞除治疗肿瘤以外的研究[8]。许多学者都在考虑应用CAR-T细胞治疗在炎症性肠疾病(如肠易激综合征,irritable bowel syndrome, IBS)以及感染性疾病。有人构建了靶向癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen, CEA)的CAR-Treg细胞,可能有望用于IBS以及结肠癌的治疗[9]。此外,已有人使用CAR-T细胞疗法用于自身免疫性疾病,如寻常型天疱疮 (Pemphigus vulgaris),还有人构建了靶向自身抗原Dsg3 (Desmoglein 3, 桥粒芯蛋白3)的CAR-T细胞,使其可杀伤自身反应性B细胞,从而可以在治疗中无需大量使用的免疫抑制剂进行治疗[10]。

同时,CAR-T细胞疗法在病毒感染性疾病也有应用。2020年11月,发表在Nat Med杂志的一项研究,研究人员描述了一种新型双CAR-T(Dual CAR T cell, Dual-CAR-T)细胞免疫疗法可以帮助对抗HIV感染[11]。作为一种新型的CAR-T细胞,这种Dual-CAR-T细胞是通过对T细胞进行基因改造使得同一个T细胞表达两种CAR。每种CAR都携带一个CD4蛋白,使得它能够靶向HIV感染细胞,而且每种CAR还有一个共刺激结构域,用于向CAR-T细胞发出信号,增加这些T细胞的免疫功能。第一种CAR含有4-1BB共刺激结构域,可刺激细胞增殖和持久性,而第二种CAR具有CD28共刺激结构域,可增加这些T细胞杀伤HIV感染细胞的能力。

写在最后

CAR-T细胞免疫疗法的应用前景十分广阔,以上研究均已表明CAR-T细胞治疗炎症和自身免疫病具有可行性,但目前这些疗法还都尚在研究阶段,缺乏明确的毒副作用分析。对于CAR-T细胞在治疗其他疾病的过程中,是否也和治疗肿瘤一样,存在着发生神经毒性反应及细胞因子释放综合症的风险,目前还需要进一步的观察与研究进行阐明。

同时,为了克服免疫抑制性肿瘤微环境的影响问题,还可能需要对CAR-T细胞进行其他方面更多的改造:例如抑制免疫检查点分子的信号转导(PD-1/CTLA-4)、减少免疫抑制性可溶性因子(TGF-β,IL10)的释放等。

参考文献:

[1] Miliotou A N and Papadopoulou L C. CAR T-cell Therapy: A New Era in Cancer Immunotherapy. Curr Pharm Biotechnol. 2018, 19 (1): 5-18.

[2] 赵琳 and 赵新汉. CAR-T细胞技术的研发及临床应用前景. 中国合理用药探索. 2020, 17 (02): 1-7.

[3] Palucka A K and Coussens L M. The Basis of Oncoimmunology. Cell. 2016, 164 (6): 1233-1247.

[4] Beyer I, van Rensburg R, and Lieber A. Overcoming physical barriers in cancer therapy. Tissue Barriers. 2013, 1 (1).

[5] Beyer I, Li Z, Persson J, Liu Y, Van Rensburg R, Yumul R, Zhang X B, Hung M C, and Lieber A. Controlled extracellular matrix degradation in breast cancer tumors improves therapy by trastuzumab. Molecular Therapy. 2011, 19 (3): 479-489.

[6] Qin L, Lai Y, Zhao R, Wei X, Weng J, Lai P, Li B, Lin S, Wang S, Wu Q, et al. Incorporation of a hinge domain improves the expansion of chimeric antigen receptor T cells. Journal of Hematology and Oncology. 2017, 10 (1).

[7] Buggert M, Vella L A, Nguyen S, Wu V H, Chen Z, Sekine T, Perez-Potti A, Maldini C R, Manne S, Darko S, et al. The Identity of Human Tissue-Emigrant CD8+ T Cells. Cell. 2020, 183 (7): 1946-1961.e1915.

[8] Fransson M, Piras E, Burman J, Nilsson B, Essand M, Lu B, Harris R A, Magnusson P U, Brittebo E, and Loskog A S I. CAR/FoxP3-engineered T regulatory cells target the CNS and suppress EAE upon intranasal delivery. Journal of Neuroinflammation. 2012, 9.

[9] Hombach A A, Kofler D, Rappl G, and Abken H. Redirecting human CD4+CD25+ regulatory T cells from the peripheral blood with pre-defined target specificity. Gene Therapy. 2009, 16 (9): 1088-1096.

[10] Ellebrecht C T, Bhoj V G, Nace A, Choi E J, Mao X, Cho M J, Di Zenzo G, Lanzavecchia A, Seykora J T, Cotsarelis G, et al. Reengineering chimeric antigen receptor T cells for targeted therapy of autoimmune disease. Science. 2016, 353 (6295): 179-184.

[11] Maldini C R, Claiborne D T, Okawa K, Chen T, Dopkin D L, Shan X, Power K A, Trifonova R T, Krupp K, Phelps M, et al. Dual CD4-based CAR T cells with distinct costimulatory domains mitigate HIV pathogenesis in vivo. Nat Med. 2020, 26 (11): 1776-1787.


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关键词:
CAR-T细胞疗法,发展趋势,肿瘤外应用

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