細胞治療研究現(xiàn)狀
一、細胞治療概述
細胞治療(Cell therapy)是指將正?;蛏锕こ谈脑爝^的人體細胞移植或輸入患者體內(nèi),新輸入的細胞可以代替受損細胞,或具有更強的免疫殺傷能力,從而達到治療疾病的目的。按細胞種類可以分為干細胞治療和免疫細胞治療。用于臨床治療的干細胞種類主要有骨髓干細胞、造血干細胞、神經(jīng)干細胞、皮膚干細胞、胰島干細胞、脂肪干細胞等。干細胞治療是利用人體干細胞的分化和修復原理,把健康的干細胞移植到病人體內(nèi),以達到修復病變細胞或重建功能正常的細胞和組織的目的。免疫細胞治療是采集人體的免疫細胞,經(jīng)過體外培養(yǎng),使其數(shù)量成千倍增多,或者對免疫細胞進行改造,使其成為靶向性殺傷功能增強的細胞,然后再回輸?shù)饺梭w來殺滅血液及組織中的病原體、癌細胞、突變的細胞,打破免疫耐受,激活和增強機體的免疫能力。
二、免疫細胞治療
免疫細胞治療按照改造的免疫細胞類型的不同可分為以下幾種:
(1)嵌合抗原受體T細胞(chimeric antigen receptor T-cell,CAR-T):細胞免疫療法中發(fā)展最快、應用最廣泛的一個分支。這項最新技術(shù)迅速改變了血液系統(tǒng)惡性腫瘤的格局,并且占據(jù)目前正在開發(fā)或市場上細胞療法的一半以上[1, 2]。CAR-T,是指通過基因修飾技術(shù),將帶有特異性抗原識別結(jié)構(gòu)域及T細胞激活信號的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入T細胞,使T細胞直接與腫瘤表面的特異性抗原結(jié)合從而實現(xiàn)精準靶向治療,是極具前景的腫瘤治療手段[3]。目前的主流技術(shù)是第二代CAR,在一代的基礎上,在胞內(nèi)添加了一個來自共刺激分子CD28或者CD137(4-1BB)的免疫受體酪氨酸激活基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM)區(qū),因此第二代CAR的活化能力與殺傷活性遠遠強于一代,同時也在臨床治療中展現(xiàn)了較好的治療效果。三、四代CAR都在開發(fā)中,目前都屬于臨床前研究階段,其療效值得期待[4]。盡管CAR-T細胞在治療B細胞白血病和淋巴瘤方面表現(xiàn)出良好的效果,目前有6款CAR-T藥物被美國食品和藥物管理局(FDA)批準上市,有3款CAR-T產(chǎn)品被國家藥品監(jiān)督管理局批準上市;盡管CAR-T細胞藥物在血液瘤中展示出極大優(yōu)勢,但也有其自身的局限性,主要表現(xiàn)為實體瘤治療效果不佳、治療后的耐藥復發(fā)以及部分患者的副反應。研究人員也在致力于尋找新型靶抗原、優(yōu)化CAR結(jié)構(gòu)以及將CAR-T與其他治療手段聯(lián)合應用來進一步提高其療效。
(2)CAR-NK:Natural Killer(NK)細胞是機體固有免疫的重要組成部分,相較于T細胞,NK細胞在CAR的應用方面優(yōu)點很多。異體NK細胞不會引起移植物抗宿主?。℅VHD);NK細胞治療不分泌炎癥因子(IL-1、IL-6),幾乎不會導致細胞因子釋放綜合癥的發(fā)生;NK細胞具備更多的腫瘤殺傷途徑,如執(zhí)行細胞脫粒、激活凋亡途徑和介導抗體依賴細胞介導的細胞毒性功能(ADCC);異體NK細胞來源廣泛,包括外周血、臍帶血、NK細胞株(NK92)與誘導多能干細胞(iPSC-NK)等;NK細胞在體內(nèi)存活周期短,不同于CAR-T細胞滯留期長易產(chǎn)生副作用攻擊患者自身細胞;對實體腫瘤治療具有明顯優(yōu)勢,因為實體腫瘤對非修飾的NK細胞會表現(xiàn)出不同程度的耐受性,但卻對抗原依賴型的NK細胞敏感。以上優(yōu)勢使得CAR-NK在腫瘤免疫治療中具有巨大潛力與廣闊前景[5]。
(3)CAR-NKT:Natural Killer-T(NKT)細胞是先天性T淋巴細胞,與NK細胞不同的是,NKT細胞的靶點識別受到CD1d限制,類似于T細胞識別靶點受HLA限制。盡管大多數(shù)腫瘤為CD1d陰性,不能被NKT細胞直接靶向,但NKT細胞可響應腫瘤來源的趨化因子,遷移到腫瘤部位,在一些類型的腫瘤中,NKT細胞在原發(fā)性腫瘤中的存在與良好的預后相關(guān)。在腫瘤內(nèi),腫瘤相關(guān)巨噬細胞刺激血管生成,促進腫瘤生長和侵襲,并介導免疫抑制,NKT細胞能夠殺傷這類細胞。此外,NKT細胞激活可間接促進NK細胞和T細胞介導的抗腫瘤反應。雖然NKT細胞在血液中的含量較少,但是基于NKT細胞以上優(yōu)勢,使其在癌癥細胞治療的開發(fā)中極具潛力[6]。在公布的CAR-NKT治療神經(jīng)母細胞瘤的1期臨床中期數(shù)據(jù)中,接受該療法的3名患者,有1人獲得客觀緩解,并且骨轉(zhuǎn)移病灶消退[7]。
(4)CAR-M:在腫瘤微環(huán)境中,巨噬細胞(macrophage)是浸潤率最高的天然免疫細胞,并且與腫瘤微環(huán)境中的幾乎所有細胞成分(包括腫瘤細胞、免疫細胞如T細胞、NK細胞、DC和其他常駐非免疫細胞)存在相互作用[8]。以上特性,使得研究人員對于CAR-M的開發(fā)也產(chǎn)生了極大的興趣。巨噬細胞通常是最先被實體瘤吸收的免疫細胞,CAR能夠幫助巨噬細胞準確識別腫瘤細胞,避免被吸收的命運,而且反過來吞噬腫瘤細胞。CAR-M還可以將癌細胞抗原碎片呈遞給T細胞,激活T細胞,促進抗癌免疫[9]。目前CAR-M的臨床試驗仍處于研發(fā)階段,尚未有結(jié)果報告。
(5)T細胞受體T細胞(T cell receptor-T,TCR-T):TCR-T細胞療法將體外篩選出的腫瘤抗原特異性TCR基因經(jīng)過基因工程手段導入離體T細胞中,通過給患者輸注攜帶外源性TCR基因的TCR-T細胞,實現(xiàn)機體抗腫瘤免疫重建,從而達到腫瘤治療目的。與CAR-T細胞治療相比,TCR-T細胞治療具有一定的獨特性。首先,TCR能夠募集T細胞中天然存在的CD3亞基產(chǎn)生免疫應答,CAR胞內(nèi)激活一般依賴于CD3ζ的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域,有3個ITAM,而TCR/CD3復合物的胞內(nèi)受體結(jié)構(gòu)域有10個ITAM[10]。其次,TCR-T細胞與靶細胞之間形成免疫突觸能夠募集多種分子產(chǎn)生協(xié)同作用。第三,TCR-T細胞對抗原的敏感性高于CAR-T細胞。由于TCR-T細胞療法具有靶向腫瘤胞內(nèi)抗原的獨特優(yōu)勢,成為了實體瘤治療的重要潛在手段。
三、病毒載體的選擇
細胞治療的關(guān)鍵是基因轉(zhuǎn)導載體的設計。病毒具有傳送其基因組進入受體細胞進行感染的功能,因此可作為遞送載體將目的基因帶入目標細胞。常見的病毒載體包括逆轉(zhuǎn)錄病毒載體、慢病毒載體、腺病毒載體、腺相關(guān)病毒和非病毒載體等,其中在細胞治療中以逆轉(zhuǎn)錄病毒載體、慢病毒載體的使用最為廣泛。慢病毒載體是一種單鏈RNA病毒,可以將外源片段隨機插入宿主細胞的基因組,慢病毒載體具有瞬時轉(zhuǎn)染包裝周期短,能夠感染分裂期和非分裂期細胞等優(yōu)點。逆轉(zhuǎn)錄病毒載體是一種有包膜的球形病毒,也是以RNA的形式攜帶其遺傳物質(zhì),并隨機整合到宿主細胞的基因組中,可以感染分裂期細胞,能夠攜帶較大的基因片段,且感染T細胞、NK等細胞效率高。在工業(yè)化生產(chǎn)方面,慢病毒載體采用瞬時包裝系統(tǒng)、質(zhì)粒用量大、純化過程復雜、病毒載體滴度較低(需要復雜的純化濃縮),而逆病毒載體工業(yè)化生產(chǎn)可制備穩(wěn)定的產(chǎn)毒細胞系、質(zhì)粒用量少、雜質(zhì)含量低、病毒載體滴度高。由于上述優(yōu)勢,全球范圍內(nèi),目前在細胞基因治療領域使用逆病毒載體的研發(fā)管線數(shù)量已經(jīng)大幅度超過使用慢病毒載體的研發(fā)管線數(shù)量。中國當前各類研發(fā)管線以運用慢病毒載體為主,預計未來逆病毒載體在中國也將被普遍運用[11, 12]。
目前全球上市了9款CAR-T產(chǎn)品,其中6款是運用慢病毒載體技術(shù),3款運用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體技術(shù)
產(chǎn)品 |
靶標 |
上市年份 |
公司 |
載體 |
Kymriah |
CD19;淋巴瘤 |
2017.08.30 |
諾華 |
|
Yescarta |
CD19;淋巴瘤 |
2017.10.18 |
Kite |
γ逆轉(zhuǎn)錄病毒 |
Tecartus |
CD19;淋巴瘤、白血病 |
2020.07 |
Kite |
逆轉(zhuǎn)錄病毒 |
Breyanzi |
CD19;淋巴瘤 |
2021.02.05 |
Juno Therapeutics |
|
Abecma |
BCMA;骨髓瘤 |
2021.03 |
BMS/藍鳥生物 |
|
阿基倫賽注射液(奕凱達) |
CD19;淋巴瘤 |
2021.06 |
復星凱特(引進Yescarta) |
γ逆轉(zhuǎn)錄病毒 |
瑞基奧侖賽注射液(倍諾達) |
CD19;淋巴瘤 |
2021.09.03 |
藥明巨諾 |
|
Carvykti(西達基奧侖賽) |
BCMA;骨髓瘤 |
2022.02(FDA) |
南京傳奇生物 |
|
伊基奧侖賽注射液(??商K) |
B細胞成熟抗原(BCMA);骨髓瘤 |
2023.06.30 |
馴鹿生物/ |
四、小結(jié)
隨著CAR-T細胞治療的上市與應用,免疫細胞治療依靠著其獨特的優(yōu)勢逐漸在腫瘤治療中發(fā)揮出不可替代的作用。CAR-NK細胞療法可以克服CAR-T的一些局限,例如移植物抗宿主病和細胞因子釋放綜合癥等。CAR-NK療法由于其毒性降低和易制備通用型產(chǎn)品等優(yōu)勢,是細胞產(chǎn)品的后起之秀。CAR-M細胞療法通過結(jié)合先天免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng),從而對腫瘤發(fā)起多管齊下的攻擊[13]。同時,TCR-T細胞療法已經(jīng)在實體瘤中顯示出非常令人鼓舞的結(jié)果[14]。綜上,免疫細胞治療作為腫瘤治療的熱門領域,彰顯出巨大潛力與光明前景,有望為更多的腫瘤患者帶來福音。
參考文獻
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