PART01

CAR結(jié)構(gòu)迭代歷史

 

上圖盤點了CAR結(jié)構(gòu)從出現(xiàn)到優(yōu)化的發(fā)展歷程，其中第四代、第五代CAR結(jié)構(gòu)仍有部分內(nèi)容存在爭議。目前，CAR的模塊化設(shè)計主要包括有四個主要部分，分別是抗原結(jié)合域、鉸鏈、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)信號結(jié)構(gòu)域，每一種組件都有其獨(dú)特的功能。作為CAR-T細(xì)胞療法的“核心”，超越傳統(tǒng)的模式的CAR設(shè)計一直是CAR-T細(xì)胞治療領(lǐng)域?qū)で笸黄频囊粋�重要方向。這對擴(kuò)展CAR-T細(xì)胞更廣泛的應(yīng)用、提高CAR-T細(xì)胞安全性、有效性和適用性都具有重要意義和潛力。

CAR結(jié)構(gòu)示意圖

 

PART02

新型CAR結(jié)構(gòu)設(shè)計

 

除了對“經(jīng)典”CAR結(jié)構(gòu)部件的修飾之外，研究還探索了先進(jìn)的設(shè)計策略。這些方法在如何設(shè)計T細(xì)胞以及如何指示它們響應(yīng)抗原的功能方面存在著根本差異。

 

雙CAR

抗原丟失或抗原“低”克隆的出現(xiàn)是CAR-T治療后疾病復(fù)發(fā)的主要原因。已經(jīng)確定的抗原逃逸機(jī)制包括通過自發(fā)突變和雜合性喪失來下調(diào)CD19、CD19mRNA的選擇性剪接、譜系轉(zhuǎn)換或抗原逃逸。因此靶向多種癌癥抗原可能會阻止或減少單一抗原逃逸的快速出現(xiàn)。

 

目前可以采取多種方法設(shè)計靶向兩種抗原的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品：聯(lián)合用藥，包含兩個分別靶向不同抗原的CAR-T細(xì)胞群；雙CAR設(shè)計，其中T細(xì)胞被設(shè)計為表達(dá)兩種不同的CAR，其中CAR分子本身包含兩個scFv如下圖所示。

利用CAR-T細(xì)胞靶向多種抗原的策略

 

從廣義上講，與單抗原靶向CAR相比，這些雙CAR靶向策略往往表現(xiàn)出增強(qiáng)的功效，這主要是由于最大限度地減少了單抗原逃逸。雖然臨床研究證明了療效，但與傳統(tǒng)的單一抗原靶向相比，仍難以得出關(guān)于這些產(chǎn)品的相對效力結(jié)論。

 

雙CAR產(chǎn)品可以在多個方向進(jìn)行設(shè)計，哪種設(shè)計最好可能因目標(biāo)而異，需要個性化優(yōu)化。例如，在設(shè)計用于CD19和CD22的雙CAR時，研究人員發(fā)現(xiàn)將CD22scFv置于膜遠(yuǎn)端位置可提高體外對CD22+細(xì)胞的抗腫瘤效力，但該CAR的體內(nèi)活性不足。

 

除了雙CAR外，有研究還探索了三CAR系統(tǒng)，最突出的例子是靶向CD19、CD20和CD22。該三CAR-T細(xì)胞被證明可以殺死所有表達(dá)單一抗原的腫瘤系，并且在表達(dá)所有抗原時超過標(biāo)準(zhǔn)抗CD19CAR的活性。此外，三CAR-T細(xì)胞能夠在體內(nèi)控制CD19陰性腫瘤。諸如此類的方法對于抗原逃逸是重要障礙的疾病非常有吸引力。

 

門控CAR

➤ “AND”門

細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）和免疫效應(yīng)細(xì)胞相關(guān)神經(jīng)毒性綜合征（ICANS）是CAR治療常見的不良反應(yīng)，其發(fā)生率因產(chǎn)品和疾病相關(guān)。除此之外，不良反應(yīng)還包括可能存在的細(xì)胞毒性。因此，調(diào)整CAR驅(qū)動的T細(xì)胞功能以降低上述不良反應(yīng)是臨床目前的迫切需求。

 

為了限制毒性，研究人員設(shè)計了控制CAR響應(yīng)抗原激活的方法。其中一種方法是使用“AND”門控CAR。在該設(shè)計中，T細(xì)胞被設(shè)計為表達(dá)針對兩種抗原的兩個單獨(dú)CAR，類似于上述雙CAR。一個CAR僅包含CD3ζ信號域，另一個包含共刺激域。初級和次級信號事件發(fā)生在反式而不是順式，允許T細(xì)胞僅通過區(qū)分惡性組織和健康組織的獨(dú)特抗原呈遞模式而被激活。

“AND”門控CAR示意圖

 

嘗試將這種策略應(yīng)用于表達(dá)CD19和前列腺特異性膜抗原(PSMA)的細(xì)胞還表明，反式激活對于T細(xì)胞功能對抗表達(dá)單一抗原的癌癥并不是必不可少的。

 

另一個研究方向則是將其靶向間皮素（包含CD3ζ）和α葉酸受體（FRα，包含CD28）。這些抗原通常在卵巢癌中共表達(dá)，但不在健康組織中表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，在體內(nèi)“AND”CAR比第一代CAR更好地控制了雙陽性腫瘤，并且與第二代CAR順式信號傳導(dǎo)相當(dāng)。

 

➤ “NOT”門

與“AND”門控CAR類似，“NOT”門控CAR也試圖限制細(xì)胞毒性T細(xì)胞的“靶向、非腫瘤”毒性。“NOT”門控電路將傳統(tǒng)的第二代CAR與用于識別健康組織上表達(dá)的表面蛋白抑制性受體結(jié)合，而不是依賴于通過識別多個不同腫瘤抗原提供多個信號的整合�，F(xiàn)有的CAR-T工程策略無法區(qū)分破壞性和有效的T細(xì)胞功能。“NOT”門控CAR有可能抑制由正常組織驅(qū)動的T細(xì)胞活性，同時保留針對腫瘤細(xì)胞的效應(yīng)功能。

“NOT”門控CAR示意圖

 

在“NOT”門控CAR的概念驗證報告中，抗PSMA scFv與CTLA-4或PD-1的免疫抑制域融合，并與抗CD19CAR同時表達(dá)。在同時表達(dá)PSMA和CD19的細(xì)胞存在情況下，CTLA-4信號能夠?qū)�CD19CAR產(chǎn)生的細(xì)胞毒性降低67%，而PD-1信號能夠?qū)?/span>毒性降低91%。

 

重要的是，當(dāng)這些“NOT”門控CAR-T細(xì)胞二次暴露于CD19+單陽性腫瘤時，它們能夠增殖和殺死靶標(biāo)以及之前未被抑制的細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)表明，“NOT”門控CAR活性是可逆的，因此能夠控制不利的細(xì)胞毒性作用，但仍保留過繼轉(zhuǎn)移T細(xì)胞的治療潛力。

 

裝甲CAR

“裝甲CAR”廣泛用于包括將CAR表達(dá)與免疫調(diào)節(jié)蛋白分泌相結(jié)合的工程方法。這些方法中研究最充分的是細(xì)胞因子分泌，這些細(xì)胞因子可以支持T細(xì)胞功能或影響腫瘤微環(huán)境，也包括檢查點抑制劑和雙特異性T細(xì)胞接合物的分泌。

 

IL-12通常由髓系細(xì)胞分泌，用于促進(jìn)T細(xì)胞沿Th1途徑分化。臨床前研究表明，靶向CD19的CAR-T細(xì)胞組成型表達(dá)IL-12可增強(qiáng)抗白血病功效。使用IL-18和IL-15的類似研究證實了該平臺在增強(qiáng)CAR驅(qū)動反應(yīng)以及吸引非CAR免疫細(xì)胞方面的功效。

“BiTE”裝甲CAR示意圖

 

與直接增強(qiáng)T細(xì)胞功能相反，使用裝甲CAR也可以逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞抑制。免疫“檢查點”是T細(xì)胞表面蛋白，能夠抑制T細(xì)胞與靶細(xì)胞之間的活化相互作用。例子包括CTLA-4和PD-1。最近的一項臨床研究證明了PD-1抑制劑和靶向間皮素CAR-T細(xì)胞在間皮瘤患者中的安全性，證實檢查點阻斷與CAR-T細(xì)胞的組合是安全的，并且可能具有協(xié)同作用。

PART03

小結(jié)/SUMMARY REPORT

 

隨著我們獲得CAR-T產(chǎn)品的臨床經(jīng)驗，早期評估它們在治療中的應(yīng)用，探索它們作為造血細(xì)胞移植的替代或橋梁治療的潛力，并將它們與其他治療方式相結(jié)合，它們在癌癥患者治療、護(hù)理中的作用將會日益增長。

 

目前的CAR產(chǎn)品對實體腫瘤沒有理想的療效，這為新型CAR結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)造了機(jī)會。蛋白質(zhì)和基因組工程的進(jìn)展現(xiàn)在允許對細(xì)胞功能進(jìn)行復(fù)雜的操作。調(diào)整CAR的基本框架和添加其他調(diào)節(jié)蛋白，使其具有更精確的功能，無疑代表著免疫細(xì)胞工程新時代的開始，這將為更多的癌癥患者提供更持久、更有效的治療

 

來源：IBI生物創(chuàng)新藥博覽會

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