At the 2012 Annual Meeting of the International Society for Cellular Therapy, it was pointed out that biological cell immunotherapy has become the fourth means of treating cancer, in addition to surgery, radiotherapy, and chemotherapy, and will become a necessary method for future cancer treatment.
2012年国际细胞治疗协会年会中指出生物细胞免疫治疗已经成为手术、放疗、化疗外的第四种治疗肿瘤的手段,并将成为未来肿瘤治疗必选手段。
细胞免疫治疗是采集患者自体外周血,分离出免疫细胞,在多种细胞因子诱导下,大量扩增出具有高效抗瘤活性的免疫效应细胞,再回输到患者体内,达到增强患者免疫功能和杀伤肿瘤细胞的目的。
在临床治疗中,中晚期患者体内肿瘤细胞占优势,严重损害了机体的免疫功能。在这样的免疫系统微环境下,DC细胞功能受损,激活T细胞效率较低,攻击癌细胞能力不够,也不够精准;另外,肿瘤细胞通过低表达或不表达MHC分子的逃逸机制,逃脱免疫细胞的攻击。这就需要制造精密制导、精准打击的免疫细胞武器,克服MHC介导的杀瘤机制。于是,靶向性抗肿瘤细胞CAR-T技术应运而生。
2011年8月10日,美国《生物转化医学》和《新英格兰医学期刊》权威杂志报道,宾夕法尼亚大学基因治疗专家卡尔•朱恩利用患者改造后的自身T细胞治愈了两位晚期慢性淋巴细胞白血病(血癌)患者,开创了肿瘤生物治疗的新纪元。
美国科学家们对以往的治疗方式做了一点小改动:首先抽出患者体内的部分T细胞,在体外进行了基因改造,导入识别肿瘤的基因,形成识别肿瘤的“记忆”,并在体外短时间内大量繁殖,最后回输到病人体内,长期待续杀灭全部恶性肿瘤细胞。治疗进行得非常成功,一名64岁的病人在接受T细胞植入仅仅23天后,体内的癌细胞奇迹般的全部消失了。一年之后,其中两位体内的癌细胞均已全部杀灭,另外一位受试者体内的白血病细胞数量也大幅度减少。
CAR-T技术原理
嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞)是将能识别某种肿瘤抗原的抗体的抗原结合部与CD3-ζ链或FcεRIγ的胞内部分在体外偶联为一个嵌合蛋白,通过基因转导的方法转染患者的T细胞,使其表达嵌合抗原受体(CAR)。患者的T细胞被“重编码”后,生成大量肿瘤特异性的CAR-T细胞。
第一代CAR由识别肿瘤表面抗原的单链抗体(single chain fragment variable,scFv)和免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motifs,ITAM,通常为CD3-ζ和FcεRIγ)组成。早期的实验证明了CAR-T的可行性,然而第一代CAR只能引起短暂的T细胞增值和较低的细胞因子分泌,不能提供长时间的T细胞扩增信号和持续的体内抗肿瘤效应。依照T细胞活化的双信号学说,T细胞的激活和增殖需要共刺激信号;第二代、第三代CAR引入了共刺激分子信号序列(costimulatory molecule,CM),旨在提高T细胞的细胞毒活性、增殖性与存活时间,促进细胞因子的释放。
CAR-T细胞治疗技术具有如下优势:
治疗更精准。由于CAR-T 细胞是应用基因修饰病人自体的T细胞,利用抗原抗体结合的机制,能克服肿瘤细胞通过下调MHC分子表达以及降低抗原递呈等免疫逃逸,让肿瘤细胞无所逃遁;
多靶向更精准。CAR既可以利用肿瘤蛋白质抗原,又可利用糖脂类非蛋白质抗原,扩大了肿瘤抗原靶点范围,CAR-T细胞作用过程不受MHC的限制;
杀瘤效果更持久。新一代CAR结构中加入了促进T细胞增殖与活化的基因序列,能保证T细胞进入体内后还可以增殖,CAR-T细胞具有免疫记忆功能,可以长期在体内存活。卡尔•朱恩说,这些T细胞的好处在于不必像化疗药物那样持续给药,细胞是“活的、动态的、不断分裂的药”,这种前沿肿瘤生物治疗技术会让全球的科学家们震惊。
据预测,癌症免疫治疗在未来10年内有潜力成为一个350亿美元的市场。2012年,诺华与宾夕法尼亚大学合作,获得CAR知识产权,斥资2000万美元建立了一个CAR-T细胞的研发中心。同年,Kite Pharma公司与国家癌症研究所合作发展治疗多种肿瘤的CAR-T 细胞及其 T细胞受体技术。2014年初,刚成立的Juno Thera-peutics公司进行了1.45亿美元的前期融资发展CAR-T 细胞治疗技术。这些都预示着,CAR-T的市场远景将不断扩大,无论在治疗效果或是效益方面,都会带来更多的惊喜。