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“即用型”CAR

2020-01-18

自CAR-T疗法在2017年初次获批以来,这一打破性疗法的临床前和临床期开发呈现了爆发式的增加。上一年的ASH年会上,杨森/南京传奇、百时美施贵宝、吉祥德科学/Kite Pharma、和许多我国生物医药公司开发的CAR-T疗法亮出令人冷艳的数据。本年,更或许有2款以上CAR-T疗法取得FDA同意上市,将获批疗法的数目翻倍。

可是,获批的CAR-T疗法尽管在医治血液癌症时展现出优异和耐久的作用,可是它的推行却面临着多种应战。现在获批上市的CAR-T疗法为自体CAR-T疗法,这意味着医师需求从患者体内获取T细胞,在体外经过基因工程在T细胞外表表达针对癌症抗原的嵌合抗原受体,然后将增殖后的细胞输回患者体内。这一繁琐的出产过程或许耗时长达3周,而且本钱不菲。有些患者因为身体健康水平,前期医治等多种原因,无法供给满意的T细胞,导致他们不能从这一打破性技能中获益。

从健康供体中取得细胞制作同种异体CAR-T细胞有潜力处理自体CAR-T细胞面临的这些应战。新年伊始,Nature Reviews Drug Discovery上宣布的一篇总述对“即用型”同种异体CAR-T疗法的开发现状进行了深度盘点。今日药明康德内容团队将与读者共享其间的精彩内容。

同种异体CAR-T细胞的优势和应战

同种异体CAR-T细胞的制作流程起始于从健康供体中取得的T细胞或许其它细胞类型,这些细胞在经过基因工程改造,在细胞外表表达可以靶向癌细胞的CAR之后,承受进一步基因修改下降异体CAR-T细胞进犯宿主的危险和宿主细胞排挤异体CAR-T细胞的或许。然后这些细胞经过培育、增殖、提纯、分装成可以随时运用的产品冷冻保存。


▲自体CAR-T和同种异体CAR-T疗法的制作流程

这种CAR-T疗法的优势在于:

从单一健康供体供给的细胞可以生成很多CAR-T细胞,满意很多患者的需求。例如,致力于开发同种异体CAR-T细胞的Allogene公司标明,从一名健康供体中取得的细胞可以制成医治100名癌症患者的CAR-T疗法。

这些细胞现已生成而且冰冻在库存中,需求承受医治的患者只需求冻结库存的疗法就可以当即承受医治,消除了自体CAR-T疗法制作过程中发生的推迟。

而且,一般癌症患者因为本身T细胞数目的约束,导致他们无法承受屡次CAR-T疗法的医治。而同种异体CAR-T疗法可以更简单重复对患者进行医治,而且改动CAR-T疗法靶向的抗原,战胜对CAR-T疗法的抗性。


可是,同种异体CAR-T疗法的开发也需求面临共同的两大应战:一,输入患者的异体细胞或许对宿主进行进犯,导致危及患者生命的移植物抗宿主病;二,异体细胞或许敏捷被宿主的免疫细胞辨认并消除,约束它们的抗肿瘤活性。

处理移植物抗宿主病的战略

同种异体CAR-T细胞进犯宿主安排的原因是因为这些T细胞外表表达的T细胞受体可以辨认宿主安排上的异体抗原,然后引发T细胞对宿主安排的进犯。现在,战胜移植物抗宿主病的战略首要分为两类,一类运用基因修改办法消除T细胞上的天然TCR表达,另一类运用其它不会导致GVHD的细胞类型。

基因修改办法消除T细胞的天然TCR表达

因为常用的αβ型T细胞外表天然表达的TCR是介导这些T细胞进犯宿主的要害。研讨人员现已开宣布多种办法,避免TCR在这些细胞外表的表达。其间发展最快的办法是运用基因修改技能。αβ型T细胞外表的TCR蛋白复合体由α链和β链构成,只要一个基因编码α链的稳定区。因而,损坏编码T细胞受体α链稳定区的基因是阻挠αβ型TCR表达直接有用的办法。运用这一战略发生的同种异体CAR-T疗法现已进入临床实验。

这一战略的优势在于,可以运用健康供体中很多的αβ型T细胞作为原材料制作CAR-T细胞。现在有多种基因修改技能可以用于特异性损坏编码TRAC的基因,它们包括锌指核酸酶,转录激活子样效应因子核酸酶,MegaTAL,和CRISPR基因修改体系。在最新研讨中,研讨人员运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。这一战略具有“一举两得”的作用,在损坏T细胞的天然TCR表达的一起,让CAR转基因在TRAC基因的位点表达,承受天然TCR基因启动子的调控。动物实验标明,这种战略发生的靶向CD19的CAR-T疗法比随机刺进CAR转基因生成的CAR-T疗法具有更好的抗癌活性。

运用基因修改战略的一个危险是基因修改技能的脱靶效应或许发生潜在危险。可是,因为异体细胞终究都会被宿主消除,这一潜在危险的影响或许相对较低。

运用下降GVHD危险的细胞类型

下降异体CAR-T细胞进犯宿主危险的另一个战略是运用不会发生GVHD或发生GVHD危险较低的细胞类型。它们包括天然杀伤细胞,γδ型T细胞,NK T细胞,病毒特异性回忆T细胞。

进步同种异体CAR-T细胞耐久性的战略

尽管上述的多种办法可以下降输入到患者体内的异体CAR-T进犯宿主的危险,可是同种异体CAR-T疗法还需求处理另一项严重应战,那就是患者的免疫体系会辨认这些细胞是“外来”细胞,然后对它们发生免疫排挤反响。这种免疫排挤终究会将输入患者体内的异体CAR-T细胞彻底消除。而由患者本身T细胞介导的免疫反响或许在异体CAR-T疗法输入时就马上开端作业,下降异体CAR-T疗法的作用。因而,怎么进步同种异体CAR-T疗法的耐久性是这一范畴急需处理的问题。现在处理这一问题的研讨沿着下面的几个方向进行:

更为有用的淋巴细胞铲除手法

已有的研讨现已标明,想让输入的CAR-T细胞在患者体内增殖,需求在输入细胞之前先运用化疗等手法铲除患者体内已有的淋巴细胞,然后为输入的CAR-T细胞供给增殖的空间。关于同种异体CAR-T细胞来说,铲除淋巴细胞这一步或许更为重要,因为残存的宿主T细胞会马上进犯“外来”的CAR-T细胞。

现在一种在研办法是经过基因修改让同种异体的CAR-T细胞对铲除T细胞的药物发生抗性,这些细胞就不会遭到铲除T细胞药物的影响。例如,Allogene公司开发的UCART19运用基因修改手法,敲除了细胞表达CD52蛋白的基因。这让这些细胞对经过与CD52相结合,杀死T细胞的单克隆抗体alemtuzumab发生抗性。将alemtuzumab与化疗联用可以更有用地铲除宿主的老练T细胞,而且将宿主的老练T细胞维持在低水平。与此一起,同种异体的CAR-T疗法依然可以发挥作用。


▲经过按捺CAR-T细胞中CD52蛋白的表达进步CAR-T耐久性的战略

基因修改还可以让同种异体的CAR-T细胞对铲除T细胞的化疗药物发生抗性,然后让它们在按捺T细胞成长的环境中正常作业。可是,这一战略的坏处在于患者体内的内源T细胞水平会被限制到很低的水平,导致他们感染的危险明显进步。

下降同种异体CAR-T细胞的免疫原性

器官移植和造血干细胞移植的经历标明,假如供体的首要人类白细胞抗原表型与宿主的HLA表型类似,就可以大幅度削减对移植物的免疫排挤。根据这一经历,理论上可以经过发现具有特定HLA表型的供体,构建供体细胞库,从中挑选与患者匹配的供体细胞生成同种异体CAR-T细胞。

因为1类HLA蛋白是介导免疫排挤要素的要害分子。另一种战略是运用基因工程手法,消除同种异体CAR-T细胞外表表达的1类HLA蛋白。HLA在细胞外表的表达需求名为β2-microglobulin的亚基,经过基因工程敲除β2-microglobulin的表达就可以避免HLA蛋白在细胞外表的表达,然后下降这些细胞的免疫原性。


▲HLA结构

挑选最佳的T细胞亚群

T细胞集体包括多种具有不同功用和表型的T细胞亚群。而不同T细胞亚群在进犯癌细胞的才能和在患者体内的耐久性等方面体现也大不相同。例如,临床前研讨标明,由CD8阳性和CD4阳性天真T细胞和中心回忆细胞生成的CAR-T细胞对癌细胞的杀伤才能更强。

而运用自体CAR-T疗法医治缓慢淋巴细胞白血病的临床研讨标明,TCM和具有自我仿制才能的干细胞样回忆性T细胞的质量,以及细胞耗竭生物标志物的表达水平,是CAR-T疗法活性和耐久性的重要目标。

因而,经过改进挑选和细胞培育技能,可以富集特定的T细胞亚群,然后改进疗法的耐久性。在这一方面,从健康供体中取得的T细胞或许具有潜在的优势,因为他们没有承受过或许影响T细胞集体的前期疗法的医治,因而可以供给包括丰厚TN,TCM,和TSCM的T细胞。

同种异体CAR-T疗法的临床发展

现在,多项在研同种异体CAR-T疗法现已进入临床实验,医治急性淋巴细胞白血病和急性髓系白血病患者等血液癌症和实体瘤。


2018年的ASH年会上,Allogene公司开发的UCART19的开始临床结果标明,在医治复发难治型ALL患者时,UCART19到达82%的彻底缓解/血液学不彻底康复的彻底缓解。因为UCART19在患者体内的持续时刻有限,承受UCART19的儿科患者随后承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,业界也有着两派不同的观念。许多人信任,它能处理CAR-T疗法难以制备,出产周期长的痛点,为全球更多病患带来医治的新期望;但也有一些专家信任,“即用型”CAR-T疗法仅仅一时的“权宜之计”。归根到底,是咱们对“自体型”CAR-T疗法的洞见还不行深入。

最近,药明康德内容团队与多名细胞疗法范畴的权威专家进行了对话。其间,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的前负责人指出,现在研制“即用型”CAR-T疗法的动力之一,在于当下制作“自体型”CAR-T疗法的种种瓶颈。可是咱们需求认识到,当下制作CAR-T疗法的技能远未臻老练。5-10年后,细胞疗法的研制与出产制作必然将与现在大不一样。

Klausner博士说到,现在的细胞疗法出产之所以耗时吃力,在于咱们并不知道其间的哪些细胞真实具有医治的效能。因而咱们只能不断扩增T细胞,期望在天文数字的细胞中,具有用果的细胞数可以合格。而在未来,假如咱们能别离出那些具有用果的细胞亚群,就能大幅下降医治癌症所需的细胞数目。这能极大地削减咱们所需培育的细胞数量,并把细胞疗法的出产时刻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子的年代,也没有多少人能预想到智能手机的呈现。而两者之间,相隔只要数十年。

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使用远景。关于某些比较灵敏的癌症来说,“即用型”的CAR-T疗法在短期内就能起到很好的作用,因而不用过于忧虑它被免疫体系所排挤的问题。而关于实体瘤,咱们期望T细胞在肿瘤邻近逗留尽量久的时刻,“自体型”的CAR-T疗法则会有更大的发挥空间。

而咱们要知道,关于“即用型”和“自体型”CAR-T疗法的热议,仅仅细胞疗法的冰山一角。是的,自获批以来,CAR-T疗法范畴招引了很多的目光和重视。但两位专家指出,细胞疗法,并不是只要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能的浪潮之下,为全球病患带来新的打破。

医谷链


《CAR-T细胞医治:商场迎新,方针加持,研制打破》

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