CAR-T療法之改善的道路

上一期，我們對(duì)CAR-T療法已經(jīng)有了一些初步的認(rèn)識(shí)。因其在腫瘤免疫治療中的巨大潛力，成為了備受世人矚目的一顆新星。所有的成功并非一蹴而就，CAR-T亦是如此，那么它是如何一步步從不知名的小人物蛻變成家喻戶曉的大明星呢，今天就帶大家看看CAR-T這幾代的成長(zhǎng)之路。
與其他許多新興的腫瘤治療方式一樣，CAR-T的問世并非一帆風(fēng)順，公眾質(zhì)疑聲一直存在，如實(shí)效性、持續(xù)性、安全性、通用性等問題，加重了人們對(duì)CAR-T療法發(fā)展和轉(zhuǎn)化應(yīng)用的顧慮。然而令人欣慰的是，經(jīng)過幾十年來的發(fā)展和改進(jìn)，CAR-T療法也經(jīng)歷了一條不斷完善、成熟、優(yōu)化、提高的發(fā)展之路。

從技術(shù)和功能特點(diǎn)的角度，CAR-T至今已經(jīng)發(fā)展出了五個(gè)技術(shù)代系



那CAR-T是如何發(fā)展到第五代，各自的技術(shù)特點(diǎn)以及臨床前或臨床應(yīng)用怎樣呢，本期欄目就給大家來細(xì)細(xì)道來。

I代CAR-T雛形：ScFv - 鉸鏈區(qū)- 跨膜區(qū) - CD3z融合表達(dá)的結(jié)構(gòu)
出現(xiàn)時(shí)間：1989年，美國(guó)科學(xué)院院刊(PNAS)報(bào)道了第一代CAR-T療法
結(jié)構(gòu)：通過基因修飾使T細(xì)胞表達(dá)特異性腫瘤細(xì)胞表面抗原的分子單鏈抗體，結(jié)合一胞外鉸鏈區(qū)和跨膜區(qū)以及胞內(nèi)的T細(xì)胞激活受體CD3z鏈，靶向B細(xì)胞惡性腫瘤的CD19和CD20蛋白分子。
特點(diǎn)：效用低，易耗竭
臨床應(yīng)用：第一代CAR很快就被投入臨床試驗(yàn)，但是雖能看到一些特異性的細(xì)胞毒性，但2006年對(duì)其進(jìn)行臨床試驗(yàn)總結(jié)的時(shí)卻發(fā)現(xiàn)療效差強(qiáng)人意。究其原因在于第一代CAR-T細(xì)胞在病人體內(nèi)很快就會(huì)耗竭，其持久性（persistence）很差，以至于CAR-T細(xì)胞還沒有來得及接觸到大量的腫瘤細(xì)胞時(shí)就已凋亡。



II代：加入T細(xì)胞活化和生存必需的共刺激信號(hào)分子
出現(xiàn)時(shí)間：1998年，面對(duì)第一代CAR-T的缺陷，第二代CAR-T 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生
改進(jìn)結(jié)構(gòu)：將T細(xì)胞活化和生存必需的共刺激信號(hào)分子CD137（或CD28、ICOS、OX-40）組裝進(jìn)CAR，提升CAR-T細(xì)胞在體內(nèi)的擴(kuò)增能力和存活能力。
特點(diǎn)：效果顯著，發(fā)展成熟
臨床應(yīng)用：率先在小鼠B淋巴細(xì)胞性白血病模型中取得成功，并在隨后的臨床試驗(yàn)中其表現(xiàn)也超出了預(yù)期效果，對(duì)于復(fù)發(fā)或難治性急性B淋巴細(xì)胞白血病（r/r-ALL）患者的緩解率高達(dá)90%以上�；�于其顯著的腫瘤殺傷效果，目前開展的臨床試驗(yàn)多是第二代CAR-T。
最值得一提就是獲FDA專家一致推薦批準(zhǔn)上市的諾華主打的 CAR-T 藥物 CTL019，就屬于二代 CAR-T 的范疇，胞內(nèi)信號(hào)區(qū)共刺激信號(hào)為CD137（即4-1BB）。
此外，Juno Therapeutics 研發(fā)的JCAR014，JCAR015，JCAR017 產(chǎn)品， Kite Pharma研發(fā)的KTE-C19以及Bluebird/Celgene研發(fā)的CART19等產(chǎn)品均屬于第二代CAR-T。



III代CAR-T：兩條腿走路，反倒崴了腳
既然整合了共刺激信號(hào)后能夠顯著提高CAR-T的治療效果，而T細(xì)胞擁有數(shù)量眾多的共刺激信號(hào)分子，那么將這些共刺激信號(hào)分子共同整合進(jìn)CAR分子結(jié)構(gòu)中，治療效果不就相對(duì)于二代CAR-T更為理想了嗎？這一想法從多方面來看似乎就是個(gè)非常不錯(cuò)的idea由此第三代CAR也就隨即問世了。
改進(jìn)結(jié)構(gòu)：通用的做法是在第二代CAR的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)共刺激信號(hào)分子，比如將CD28-CD137（4-1BB）分子同時(shí)組裝進(jìn)CAR里面。早前報(bào)道的Uppsala University 研發(fā)的靶向CD19分子的CART19 (NCT02132624)即屬于第三代CAR，胞內(nèi)信號(hào)區(qū)共刺激信號(hào)也為CD28-CD137。
特點(diǎn)：然而，存在很大缺陷，細(xì)胞迅速耗竭，復(fù)發(fā)率較高
有研究表明，CD28與4-1BB相比存在重大缺陷：CD28的特點(diǎn)是刺激CAR-T細(xì)胞在體內(nèi)迅速擴(kuò)增（細(xì)胞因子風(fēng)暴風(fēng)險(xiǎn)大大提高），但同時(shí)也使得細(xì)胞迅速耗竭，復(fù)發(fā)率較高。總體來說，共同整合有CD28分子的三代CAR-T療效并不比二代CAR-T優(yōu)良，甚至在有些時(shí)候會(huì)造成災(zāi)難性的后果（這就尷尬了，囧~~）。
臨床應(yīng)用： JUNO以CD28為共刺激結(jié)構(gòu)域的CAR-T產(chǎn)品（CD28zCAR）JCAR015在臨床試驗(yàn)中很不順利，先后發(fā)生5起死亡事件。2017年3月，Juno宣布放棄JCAR015，轉(zhuǎn)而重點(diǎn)發(fā)展同樣為CD19靶點(diǎn)、以4-1BB為共刺激結(jié)構(gòu)域的CAR-T產(chǎn)品（4-1BBzCAR）JCAR017及JCAR014。
JUNO的教訓(xùn)令各大CAR-T研發(fā)機(jī)構(gòu)驚魂未定，心有余悸，使得三代CAR-T在人們的失望中悄然謝幕，即使仍有部分研究，但CAR-T的主力軍大旗已經(jīng)毫無懸念地轉(zhuǎn)到了二代CAR-T之手。三代CAR-T就這樣剎羽而歸，不過即便如此也并不能澆滅人們對(duì)于CAR-T療法的信心，CAR-T技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)仍然在路上。



IV代CAR-T：調(diào)節(jié)基因，性能升級(jí)
改進(jìn)結(jié)構(gòu)：在第二/第三代CAR-T 的基礎(chǔ)上共表達(dá)一些關(guān)鍵的細(xì)胞因子或共刺激配體，可以顯著提升T細(xì)胞擴(kuò)增活性和壽命。該類CAR-T技術(shù)也被稱為“TRUCK”。
特點(diǎn)：最新進(jìn)展中，第四代CAR-T表現(xiàn)出了克服實(shí)體瘤免疫抑制微環(huán)境的能力，有望成為實(shí)體腫瘤治療中的重要手段。
以IL-12為例，這一細(xì)胞因子被譽(yù)為T淋巴細(xì)胞的第三信號(hào)分子，可見其對(duì)T細(xì)胞功能的重要性。系統(tǒng)注射IL-12會(huì)引起嚴(yán)重的炎癥副反應(yīng)，但是通過共表達(dá)IL-12的第四代CAR-T細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)局部表達(dá)后，可以在腫瘤病灶處招募NK細(xì)胞，或者直接逆轉(zhuǎn)被耗竭的腫瘤浸潤(rùn)性T淋巴細(xì)胞，從而有效克服腫瘤免疫抑制微環(huán)境。還有一些研究發(fā)現(xiàn)，在CAR-T細(xì)胞中共表達(dá)某些趨化因子，也可以增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的歸巢能力。
此外，其它具備重要免疫調(diào)節(jié)能力的細(xì)胞因子也正在被人們嘗試著在CAR-T細(xì)胞中共表達(dá)，如IL-7、IL18、IL-21，IL15等，我們將在后續(xù)欄目中跟大家詳細(xì)介紹這幾個(gè)重要細(xì)胞因子及其與CAR-T研究的進(jìn)展，敬請(qǐng)關(guān)注~


當(dāng)然，細(xì)胞因子風(fēng)暴本來就是CAR-T治療過程中的關(guān)鍵副作用之一，整合細(xì)胞因子共表達(dá)似乎是在“火上澆油”，而研究人員也注意到了這一點(diǎn)，在另外一些臨床研究中，科學(xué)家們正在嘗試設(shè)置“分子開關(guān)或基因開關(guān)”機(jī)制，試圖控制CAR-T在體內(nèi)的功效，必要時(shí)中止細(xì)胞因子釋放，避免對(duì)機(jī)體的傷害。
整合細(xì)胞因子表達(dá)實(shí)現(xiàn)了CAR-T細(xì)胞在腫瘤殺傷功能與微環(huán)境調(diào)節(jié)方面的升級(jí)換代，其臨床效果、適用性、安全性、穩(wěn)定性如何，相信未來會(huì)有不少臨床前和臨床數(shù)據(jù)來回應(yīng)業(yè)內(nèi)關(guān)切，我們拭目以待！
V
代CAR-T：通用型，閃亮新星
改進(jìn)思路：盡管CAR-T細(xì)胞療法擁有多種優(yōu)勢(shì)，但其高度個(gè)性化的特質(zhì)使其不便于cGMP生產(chǎn)管理和進(jìn)行大規(guī)模即時(shí)應(yīng)用，且治療成本高昂，因此，開發(fā)通用型的CAR-T細(xì)胞療法以彌補(bǔ)上述不足，正逐漸成為CAR-T細(xì)胞治療領(lǐng)域的必然趨勢(shì)之一。
改進(jìn)結(jié)構(gòu)：通用型的CAR-T本質(zhì)上是一種同種異體CAR-T細(xì)胞療法，利用基因編輯技術(shù)，不需要依據(jù)患者進(jìn)行相應(yīng)修飾，而是直接將來源于非患者(non-patient) 供體的T細(xì)胞進(jìn)行工程化，用于多個(gè)患者的治療。簡(jiǎn)單來說，就是從健康捐獻(xiàn)者身上獲得T細(xì)胞后將T細(xì)胞的HLA基因及TCR基因敲除，避免宿主對(duì)輸注CAR-T細(xì)胞的免疫排斥（或移植物抗宿主�。�，從而生產(chǎn)出通用的T細(xì)胞產(chǎn)品，此類產(chǎn)品理論上可用于多個(gè)患者的臨床治療。
臨床應(yīng)用： 近期，通用型CAR-T細(xì)胞療法也給我們帶來了一個(gè)又一個(gè)驚喜。2月7日，Cellectis公司宣布其通用型CAR-T療法UCART123獲得了美國(guó)FDA的IND（Investigational New Drug)批準(zhǔn)，成為第一款獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的此類產(chǎn)品。3月10日，施維雅（Servier）、輝瑞（Pfizer）和Cellectis公司聯(lián)合宣布，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了通用型CAR-T療法UCART19 IND資格，可在美國(guó)進(jìn)入臨床發(fā)展，用于治療復(fù)發(fā)/難治性急性淋巴細(xì)胞白血病適應(yīng)癥。


對(duì)第五代通用型CAR-T療法在臨床上的治療效果，我們也在持續(xù)關(guān)注和期待中！ 同時(shí)，我們也希望在世界各國(guó)研究人員的共同努力下，CAR-T細(xì)胞療法未來能取得更好更快的發(fā)展，讓越來越優(yōu)質(zhì)的CAR-T療法盡快問世，造福廣大患者！

本期欄目到此就先告一段落啦，要了解更多CAR-T最新資訊和“知識(shí)干貨”，別忘了繼續(xù)關(guān)注我們哦，下期再見！

參考資料：
1. Ruella M, June C H. Chimeric antigen receptor T cells for B cell neoplasms: choose the right CAR for you[J]. Current hematologic malignancy reports, 2016, 11(5): 368-384.
2.  Engineered T cells: the promise and challenges of cancer immunotherapy. Nature Reviews, SEPTEMBER 2016, VOLUME 16
3. The Basic Principles of Chimeric Antigen Receptor Design. CANCER DISCOVERY, 389,2013
4. Making Better Chimeric Antigen Receptors for Adoptive T-cell Therapy. Clinical Cancer Research.2017
5. Therapeutic T cell engineering. 25 may 2017(545), Nature Review.2017