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进军实体瘤、缓解CRS,展望细胞免疫疗法近期新动向

作者:王婵 2019-01-30 10:16

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当人体内大多数细胞开始不受控的分裂时,癌症就发生了。癌症这类因细胞分裂分化出现异常的疾病从古有之,而伴随着科学技术的进步,人们踏入了微观世界,开始从细胞分子角度去寻找治愈这类疾病的方法。

 

而目前最受青睐的技术莫过于细胞免疫疗法,人们尝试从细胞角度去消灭癌症,从赋予不同种类免疫细胞具有特异性的“火眼金睛”,来针对性的消灭某一类疾病。而CAR-T疗法是认可度最高、进展最快的细胞疗法,目前已有两款产品被批准上市(Kymriah和Yescarta)。细胞疗法这个战队当然远远不止CAR-T这个成员,还有NK、TCR-T等细胞疗法也前景广阔。作者整理近期细胞疗法的一些新动向,共同见证细胞疗法的进步。

 

全球首个“CAR-T治疗艾滋病”的专利授予中国武科大两教授

 

近期,武汉科技大学生命科学与健康学院的张同存和顾潮江两位教授获得了“一种治疗HIV感染的嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor,CAR,编者注)的重组基因构建及其应用”的发明专利证书。这是全球首个应用CAR-T细胞疗法治疗艾滋病的发明应用,将为治愈艾滋病提供了新的治疗思路。

 

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图片来源:武汉科技大学官网

 

张同存教授多年来一直专研在CAR-T领域,有着丰富的CAR-T临床经验,是中国CAR-T的“推广之父”,而顾潮江讲授有着对艾滋病十余年的研究经验。2015年,二人各取所长,强强联手打造“应用CAR-T技术治疗艾滋病”的新疗法。

 

艾滋病是一种免疫缺陷病,HIV病毒进入人体后,专门攻击人的免疫系统,免疫系统受到破坏后,人体无法抵御外界的其他病菌感染,从而患病死亡;CAR-T技术简而言之是教免疫T细胞识别特定抗原,靶向攻击病原体。而此次研究将病毒蛋白gp120和gp41高度特异性结合的广谱中和抗体作为scFv(single-chain variable fragment,单链抗体),这种抗体能与大多数HIV病毒结合,两位教授就是用scFv的融合蛋白基因“教会”T细胞特异识别并摧毁被HIV感染的细胞,并中和血液中的HIV。

 

目前,通过此项技术进行的人体临床试验也效果显著,两例试验的HIV患者中,其一患者三个月体内HIV病毒大幅度降低,其二患者在治疗九个月后,体内已经完全清楚HIV病毒。此外,这项技术还能消灭处于休眠状态的被感染细胞,杜绝HIV的卷土重来。

 

FDA批准Fate公司NK管线IND申请

 

2018年11月,Fate Therapeutics公司宣布FDA已经批准其在研产品FT500的IND申请,在其后的美国血液学会(ASH)上,他们公布了近期的FT500与免疫检查点PD-1药物、免疫T细胞结合使用的临床数据,数据显示99%的肿瘤都已缩小。

 

Fate Therapeutics是美国一家运用基本生物机制开发干细胞疗法的生物公司,成立于2007年,目前已经完成9轮融资,金额累计1.6亿美元。该公司有两大NK细胞管线,一个是从健康人外周血培养获取强杀伤力的NK细胞,另一个是从诱导多能干细胞(iPSC)分化出来具有高亲和力的NK细胞。而此次被批申请的FT500正是一种诱导多能干细胞(iPSC)的天然杀伤(NK)细胞。

 

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Fate Therapeutics部分研发管线

 

NK细胞即自然杀伤细胞(Natural Killer),是免疫系统最前线的细胞,属于先天免疫系统,具有广谱的抗肿瘤作用。FT500可以提供大量的NK细胞群,接触肿瘤上的应激配体释放出细胞毒性颗粒,使肿瘤直接裂解;同时NK细胞分泌的细胞因子可以增强T细胞活性,在T细胞协同下识别肿瘤细胞,使其消灭。此外,FT500可以进行冷冻保存,便于临床重复给药。

 

Fate Therapeutics首席执行官Scott Wolchko先生表示,“此次,FDA批准了FT500的IND申请,是一个重要的里程碑事件,标志着细胞产品临床开发新时代的开始。”

 

抑制谷氨酰胺代谢能增强CAR-T疗效

 

同样是11月,美国范德堡(Vanderbilt)大学由Jeffrey Rathmell博士带队的生物研究小组在《Cell》杂志上发布论文,称在抑制一种名为谷氨酰胺的氨基酸代谢后,调节抗癌反应的T细胞会变得活跃,能增强细胞疗法中CAR-T的功能。

 

Distinct Regulation of Th17 and Th1 Cell Differentiation by Glutaminase-Dependent Metabolism.png 论文标题《Distinct Regulation of Th17 and Th1 Cell Differentiation by Glutaminase-Dependent Metabolism》

 

谷氨酰胺是人体内许多细胞维持正常功能的必要氨基酸,而异常分裂的癌细胞对谷氨酰胺的需求会更多。原实验是想通过抑制谷氨酰胺的代谢,“饿死”癌细胞。这也难免会伤及无辜,让T细胞也跟着“挨饿”——降低了活性。然而研究结果却截然相反,在剔除小鼠的谷氨酰胺酶编码基因后,意外发现小鼠体内某些T细胞竟变得异常活跃,而这部分活跃的T细胞就是参与抗癌、抗病毒反应的T细胞。

 

Jeffrey Rathmell教授也对此做出了回应,简而言之就是一些T细胞需要谷氨酰胺,而另一些则不需要。需要的例如引发自身免疫的T细胞就会活性降低,而不需要的抗癌T细胞活性就会增加。在进一步进行小鼠CAR-T模型试验后,也发现在经过抑制谷氨酰胺代谢的小鼠体内,CAR-T细胞不仅体内存在时间增加,而且功能增强,不过功能增强只是短期的。

 

而此次实验中抑制谷氨酰胺代谢是CD-839谷氨酰胺酶抑制剂,实验小组也计划将它与免疫检查点PD-1抑制剂Opdivo联合使用,测试各种给药方案。

 

CAR-T挑战实体瘤,Celyad临床初期效果可观

 

CAR-T治疗血液瘤的前景普遍被人看好,但是在治疗实体瘤上却是一个难题。而90%的肿瘤都是实体瘤,用CAR-T治疗实体瘤面对的技术难题不仅有靶点难找的问题,实体瘤相对于血液瘤特殊微环境,也给CAR-T治疗实体瘤带来了不少挑战。

 

11月13日,Celyad公司宣布他们正在进行的临床Ⅰ期中,将CAR-T与化疗结合,成功缩小了三名患有侵袭性结直肠癌的患者的肿瘤,其中一名患者直接进入了缓解期,而18名患者的完整结果预计在2019年可以出来。而在另一项临床试验中,未接受化疗的11名患者中,4名实体瘤患者症状缓解下来。种种数据都证明,Celyad在实体瘤领域取得的进展非常可观。

 

Celyad是比利时一家专注CAR-T细胞疗法的生物制药公司,公司成立于2007年,已经完成4轮融资,总金额6630万欧元。该公司旨在开发治疗癌症的标杆性技术,覆盖膀胱癌、结肠直肠癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、急性骨髓性白血病(AML)、多发性骨髓瘤7种癌症,目前有3个正在开发的临床项目CYAD-01、CAR-T NKp30和CAR-T B7H6。

 

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Celyad部分研发管线

 

其中值得关注的是该公司的CYAD-01项目,这与传统的CAR-T不同,CYAD-01疗法中CAR包含的是完整的人类自然杀伤蛋白(NKG2D)受体,这种受体在正常细胞中含量很少,而当细胞癌变时含量会大幅上升,因为自然杀伤蛋白靶向多种不同的癌症类型,可以从多个方面攻击实体瘤。

 

基于γδT细胞的新型CAR-T有望直击实体瘤

 

传统CAR-T疗法基于的还是αβT细胞,这也是T细胞最常见的亚型,但是传统CAR-T也存在一些副作用,让疗效不能发挥到极致。而在早在2015年,一种在T细胞中占比仅5%的γδT细胞特定亚型,被认定是肿瘤中它的浸润是患者预后良好的最佳预测指标。相对于αβT细胞,γδT细胞是第一道免疫屏障,能够直接定位和破坏由癌症相关转化所引起的“应激”细胞,这是未修饰的αβT细胞所不具备的能力。

 

7月19日,吉利德科学旗下Kite公司与Gadeta生物技术公司达成合作,研发基于γδT细胞受体的CAR-T疗法。这是一个全新的研究领域,也为CAR-T治疗实体瘤带来可能。

 

前文说到实体瘤不能如血液瘤一样直接应用CAR-T治疗的其中一个原因在于实体瘤没有好的靶点,而这种γδT细胞的另一个优势在于,它识别抗原不用依赖特定的靶标(组织相容性复合体MHC),而可以独立识别MHC,是一种现成的CAR-T候选细胞,这就为使用CAR-T细胞治疗实体瘤开辟了新道路。

 

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图片来源:Gadeta官网视频截图

 

Gadeta是荷兰一家开发癌症创新免疫疗法的生物公司,该公司基于γδT细胞受体(TEG)的创新CAR-T疗法对血液瘤和实体瘤的治愈都有很大潜力。Gadeta成立于2015年,已完成两轮融资,募集资金700万欧元。

 

一种保护机体免受免疫系统攻击的神奇CAR-T

 

前文提到的CAR-T技术都是为了增强T细胞在某一方面的功能,而TxCell应用的CAR-T却是为了保护靶点免受免疫系统攻击。这种“不随大流”的CAR-T细胞就是调节性T细胞或CAR-Treg,在大多数用CAR-T治疗癌症的潮流下,TxCell开发CAR-T治疗自身免疫性疾病。

 

TxCell是法国一家应用细胞疗法治疗自身免疫性疾病的生物公司,可以说是市面上唯一一家将精力投放在CAR-Treg细胞的公司,拥有专有的CAR-Treg技术生产开发,是一家具有特色且特立独行的公司。该公司成立于2001年,融资5次,累计金额7170万欧元。在今年7月23日,Sangamo Therapeutics以7200万欧元收购了TxCell,利用其专有的CAR-T技术预防器官移植的免疫排斥和治疗自身免疫疾病。

 

Tregs是人体内天然存在的一类T细胞亚群,可以抑制杀伤性T细胞的活性,控制免疫应答在一定正常范围内,保持机体免疫调节的平衡。TxCell将Treg与自身免疫疾病需要的CAR靶向结合,将这些修饰过的CAR-Treg细胞送到炎症等疾病的病发区,抑制特定组织中不需要的免疫反应,相对于传统免疫抑制药物的降低整个免疫系统活性,CAR-Treg治疗自身免疫疾病是精准且高效的。

 

TxCell.png

TxCell部分研发管线

 

TxCell目前进展最快的是产品TX200(靶向人类白细胞抗原A2,HLA-A2),预计在2019年完成在欧洲的临床I/II试验申请,对肾移植的患者进行治疗评估。

 

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细胞疗法副作用CRS

 

CAR-T技术可以说是医学界现在的一个宠儿,然而CAR-T也并非百利无害,当今进行CAR-T疗法最要谨慎处理的就是细胞因子释放综合征(CRS),这是由于CAR-T细胞与肿瘤接触后大量增殖并产生一系列细胞因子,形成细胞因子风暴,对患者身体造成一系列损害的综合征,严重可能直接危及病患生命。

 

自CAR-T技术兴起以来,伴随着不少对CRS进行研究,寻找处理CRS副作用的解决办法。这里简单介绍两家在2018年在CRS研究上有成效的公司。

 

Cynata Therapeutics:诱导多能干细胞生成现成MSCs保护机体免受CRS


9月24日,Cynata Therapeutics公司发表报告,称其在研的间充质干细胞疗法在早期的小鼠实验中,已经显示出非常好的结果,让小鼠缓解了在CAR-T过程中严重的CRS反应。

 

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Cynata Therapeutics是澳大利亚一家研究干细胞和再生医疗的生物公司,成立于2003年,于今年5月IPO上市融资520万欧元。该公司开发了一种干细胞技术平台Cymerus™,该平台能够将多能干细胞(iPSC)诱导成间充质血管母细胞(MCAs),再由MCAs生产大量间充质干细胞(MSCs),这种几乎能由单个干细胞供体实现无限量生产,摆脱了需要寻找捐赠者新供体的限制。

 

间充质干细胞(MSCs)是干细胞中一种重要组成,可被诱导成心肌细胞、神经细胞等重要组织,是理想的修复机体衰老、损伤、病变的种子细胞。而Cynata的间充质干细胞疗法,将MSC注射到人CRS小鼠模型中,观察不同变量(时间、环境、位置)下,小鼠体内细胞因子的变化情况。结果显示通过静脉注射,接受一剂量MSCs治疗的小鼠在24小时后CRS症状改善最为明显,MSCs可以保护小鼠免受CRS的影响,产生“持续和显着的体温降低”,并增加有益免疫活性的细胞标记物。

 

Cynata正计划与细胞免疫疗法的公司合作,将间充质干细胞疗法与CAR-T应用一起,限制CRS,使CAR-T疗法达到最佳的治疗效果。

 

Eureka Therapeutics:开发TCR模拟抗体,用天然路径降低CRS

 

11月21日,Eureka Therapeutics在《Cell Discovery》公布了其ARTEMIS™技术平台进行CAR-T的临床前研究数据,报告显示,AbTCR-T细胞与现有的抗CD19 CAR-T细胞具有同样的抗癌效力,尤其值得关注的是,AbTCR-T细胞处理后的实验组炎症细胞因子释放显着减少,大大降低CRS和神经毒性(NT)风险。

 

Eureka Therapeutics是美国一家专注细胞疗法治疗癌症的生物公司,成立于2006年,迄今完成五轮融资,融资总额8390万欧元。该公司有ARTEMIS™和E-ALPHA®两个技术平台,前者应用天然T细胞与细胞内在调节机制结合治疗癌症,后者是一个抗体开发平台,包含超过1000亿个克隆的独特抗体序列。

 

之所以会发生CRS,是因为T细胞过于活跃。如果CAR-T在攻击癌细胞时,T细胞异常活跃就会产生过量细胞因子引发细胞因子风暴,造成CRS。而T细胞异常活跃多是由于CAR-T细胞中抗体和共刺激信号被放在同一个结构(CAR受体)中导致的,而Eureka Therapeutics研发的ARTEMIS受体则不再应用抗体和共刺激信号的结合的形式,而是将抗原结合区域(Fab片段)工程化到γδTCR链的效应结构上,让ARTEMIS受体与内源性CD3链形成多聚T细胞信号复合物,利用TCR受体自然的激活和调节途径来控制细胞因子的产生。

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Eureka Therapeutics创始人兼CEO刘诚博士

 

Eureka Therapeutics创始人兼CEO刘诚博士表示,传统认为CRS是CAR-T疗法不可避免的副作用,但是我们的临床试验已经证明,疗效和CRS有可能脱钩,带来更安全的T细胞疗法。同时表示,公司将TCR模拟抗体与T细胞疗法结合,也会是未来治疗实体瘤的有力工具。

 

细胞免疫疗法应用最广的是在癌症领域,通过clinicaltrials.gov数据分析,目前全球进行的临床细胞免疫疗法有1722例,其中1532例是用以治疗各种癌症,有399个临床研究是明确应用CAR-T技术进行试验。全球都在如火如荼进行细胞免疫疗法研究,争抢这一片蓝海。相信在科技的推动和科研人员的不懈努力下,未来细胞疗法攻克的不仅是血液瘤,实体瘤、艾滋病、自身免疫性疾病等等在未来都可以迎来新疗法,让技术改变生活,共同见证新技术的成长。



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