CAR-T是什么？

①2017年，諾華的CTL-019將大概率成為全球首個獲批上市的CRA-T療法的事件，刷爆了整個朋友圈。這一天，對腫瘤免疫療法領(lǐng)域的人們來說，無疑是非常值得紀(jì)念的，因為它開啟了腫瘤治療的新紀(jì)元。自2013年《科學(xué)》雜志評論將“腫瘤免疫療法”列為年度突破之首，從那以后，嵌合抗原受體T細胞療法（CAR-T療法）作為其中一顆閃耀明星，備受世人矚目。為了讓更多人了解CAR-T這一新興抗腫瘤技術(shù)的過去、現(xiàn)狀和未來，我們專門整編資料，推出CAR-T專題欄目，與大家一起扒一扒CAR-T的“八卦”，聊聊關(guān)于CAR-T的那些事。



“八卦”1： 原來CAR-T備受關(guān)注源于小女孩Emily
CAR-T 療法在全球范圍內(nèi)受到包括學(xué)者、醫(yī)生、患者、投資人在內(nèi)的如此大量的關(guān)注和期待，起初是源于一個白血病小女孩Emily和她的神奇抗癌經(jīng)歷。
先一起來看看Emily的神奇故事吧！
Emily是一位來自美國加州的小女孩，5歲時不幸被診斷為患上了急性淋巴細胞白血病（ALL），更不幸的是，她在首輪化療時不慎感染，差點失去雙腿，并且病情頻繁復(fù)發(fā)。就在醫(yī)生們無計可施的時候，賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家們決定采用一種瘋狂的、前所未有的治療方法。
神奇的是，經(jīng)過這種瘋狂療法后，Emily依然身體健康，五年都沒有癌癥復(fù)發(fā)。她可以正常上學(xué)，玩耍，學(xué)鋼琴。為此，還有專門網(wǎng)站介紹她與癌癥斗爭這幾年的生活：http://emilywhitehead.com/。如下圖：


那究竟是什么神奇的方法治愈了這個小女孩呢？
治療過程是這樣：
① 醫(yī)生首先從Emily身體里抽取血液，提取外周血中的白細胞，隨后利用改良的艾滋病毒對白細胞進行遺傳改造，以使它們攻擊癌細胞，并重新注入Emily體內(nèi)。
② 開始Emily體內(nèi)的癌化白細胞急劇減少，但這些細胞也攻擊了她的身體！Emily連續(xù)幾天發(fā)高燒，甚至產(chǎn)生了幻覺。有醫(yī)生對她的家人說，她活過當(dāng)晚的幾率只有千分之一……事已至此，似乎這一大膽嘗試就要失敗。
③ 但奇跡出現(xiàn)了：醫(yī)生們對Emily使用了一種類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎藥物，阻止免疫系統(tǒng)的強烈反應(yīng)，同時這種藥物并未對癌細胞形成保護。Emily在7歲生日那天蘇醒，之后身體逐漸康復(fù)。
其實，治愈Emily的神奇療法就是我們本期所說的新興抗腫瘤技術(shù)——CAR-T療法。

“八卦”2：CAR-T究竟是什么？
l CAR-T基本原理：
CAR-T，全稱是Chimeric Antigen Receptor T-Cell，即嵌合抗原受體T細胞免疫療法，簡單來說，給患者自身T細胞進行基因工程修飾，加上嵌合抗原受體（CAR），經(jīng)過修飾的T細胞識別并攻擊帶有特定抗原的腫瘤細胞，激活機體自身免疫反應(yīng)從而達到抗腫瘤效果。


l 關(guān)于T細胞：
眾所周知，T細胞是免疫系統(tǒng)里最兇猛的“獵人”。T細胞表達的抗體單鏈的的可變區(qū)(scFv)聯(lián)合T細胞信號區(qū)能夠調(diào)控T細胞的功能和特異性。它們通過自己的受體來感知表面存在特定蛋白質(zhì)的細胞（對腫瘤細胞來說，是腫瘤相關(guān)抗原或腫瘤特異性抗原），然后鎖定受感染細胞和癌細胞，并殺死它們。

l 關(guān)于CAR分子：
CAR一般由一個抗原結(jié)合區(qū)/胞外區(qū)/跨膜區(qū)以及一個在結(jié)合抗原后能夠活化T細胞的胞內(nèi)信號區(qū)組成，如圖所示

經(jīng)典的CAR結(jié)構(gòu)圖
自1989年以色列免疫學(xué)家Zelig Eshhar將免疫球蛋白scFv與FcεRI受體(γ鏈)或CD3復(fù)合物(ζ鏈)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域融合并導(dǎo)入T細胞，從而制備出第一代CAR-T以來，CAR-T經(jīng)歷了20多年的發(fā)展。

CAR分子大致可分為5代演變：
I代：CD3分子介導(dǎo)的特異性T細胞激活；
II代：胞內(nèi)段增加共刺激因子，增強細胞殺傷活性；
III代：同時添加兩個共刺激因子，提高T細胞增殖能力與殺傷活性；
IV代：整合多種調(diào)節(jié)基因，如自殺基因，細胞因子釋放（如IL-7，IL-15）等；
V代：抗免疫排斥及移植物抗宿主病的通用型CAR-T。如下圖所示為1-4代CAR的結(jié)構(gòu)示意圖。
目前發(fā)展比較成熟的是第2和第3代CAR-T，尤以第2代為主，第4、5代CAR-T也正在廣泛開發(fā)中。


“八卦”3：CAR-T是如何制備并發(fā)揮功效的呢？
如下圖所示：
1、從病人體內(nèi)分離T細胞；
2、給T細胞帶上識別腫瘤的“GPS導(dǎo)航”（CAR分子）。即利用基因工程技術(shù)給T細胞加入一個能識別腫瘤細胞、同時激活T細胞、最終殺死腫瘤細胞的嵌合受體（本質(zhì)上是一個融合蛋白）；
3、體外大規(guī)模擴增CAR-T細胞，使其數(shù)量達到治療水平；
4、將體外培養(yǎng)的CAR-T細胞回輸至病人體內(nèi)；
5、CAR-T在患者體內(nèi)發(fā)揮功能；遺傳改造而表達了嵌合抗原受體的CAR-T細胞一旦發(fā)現(xiàn)癌細胞，不僅會殺死它，還會開始分裂，創(chuàng)造出龐大的滅癌大軍。


“八卦”4：CAR-T療法的神奇之處在哪里？
據(jù)報道，最早接受CAR-T治療的有30位白血病病人，他們已嘗試了各種可能的治療手段，包括化療，靶向治療等，其中15位甚至進行了骨髓移植，但是都不幸失敗。通常情況下，他們的生存時間不可能超過半年。按照我們中國人的說法就是死馬當(dāng)作活馬醫(yī)，他們成了第一個吃CAR-T這個螃蟹的人。結(jié)果這批人震驚了世界：27位病人的癌細胞治療后完全消失！20位病人在半年以后復(fù)查，仍然沒有發(fā)現(xiàn)任何癌細胞！
當(dāng)前無論是中國還是美國，CAR-T靶向的是大多數(shù)重要組織不表達或相對可損耗組織表達的腫瘤相關(guān)抗原(tumor associated antigen, TAA)。其中主要是集中于對CD19、CD20和CD22作為靶抗原的CAR-T細胞用于治療B細胞性腫瘤的研究。
以CD19為例，它不但表達于所有正常的B細胞表面，同時也表達于多數(shù)惡性增殖的B細胞表面。事實上，即便靶向CD19的治療會導(dǎo)致成熟B細胞的損耗，但這種副作用也只是暫時的且可恢復(fù)的；而由于CD19在造血干細胞中不表達，使用抗CD19的CAR-T細胞進行治療，其毒性也被限制于B細胞再生障礙性貧血。這種“on target/off tumor”毒性在治療B細胞性白血病中是可以忍受的。
同時，大量研究表明，實體瘤腫瘤微環(huán)境的免疫抑制作用極強,一方面免疫細胞不易進入實體瘤內(nèi)部；另一方面，即便CAR-T細胞進入腫瘤組織中，由于強烈的免疫抑制環(huán)境使其抗腫瘤免疫功能也難以正常發(fā)揮，這也是CAR-T細胞目前主要用于治療血液系統(tǒng)腫瘤的一重要原因。而其余研究較多的靶點有Her2、GD2、CEA、mesothelin等。

“八卦”5：CAR-T療效驚人，已成為越來越多制藥公司的新寵
CAR-T療效如此驚人，目前已經(jīng)涌現(xiàn)了一大批藥物巨頭參與CAR-T的研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化，這其中就包括諾華、Juno、Kite Pharma、CBMG、Cellectis等。這些大型制藥公司都已經(jīng)擁有各自的CAR-T產(chǎn)品和注冊的臨床研究，值得一提的是，今年7月12日， FDA腫瘤藥物專家咨詢委員會（ODAC）以10:0的投票結(jié)果一致推薦批準(zhǔn)諾華CAR-T療法Tisagenlecleucel（CTL-019）上市。據(jù)稱FDA將在10月3日前依據(jù)專家意見做出最終審批決定。CTL-019申請的適應(yīng)癥是復(fù)發(fā)或難治性兒童和年輕成人急性淋巴細胞白血病（ALL），這意味著CTL-019極有可能成為全球首個獲批上市的CAR-T產(chǎn)品。
說到這里，是不是很激動人心？不過限于篇幅，我們這期的介紹先到此為止，欲知后事如何，且聽下回分解——CAR-T的研發(fā)現(xiàn)狀。歡迎繼續(xù)關(guān)注我們的欄目，我們下期再聊！

參考資料：
1. Curran， Kevin J.， Hollie J. Pegram， and Renier J. Brentjens. "Chimeric antigen receptors for T cell immunotherapy： current understanding and future directions." The journal of gene medicine 14.6 (2012)： 405-415.
2. Emily 故事源自http://emilywhitehead.com/網(wǎng)站
3. 部分內(nèi)容，摘自菠蘿的《癌癥·真相》一書