一文讀懂CAR-T的今生後世

作者：吳平博士

來源：腫瘤資訊

免疫療法和基因療法如今在腫瘤界炙手可熱，今天就來聊一聊CAR-T這個集兩者於一身的熱點。去年底和今年初，Novartis和和Gilead的CAR-T療法先後通過FDA評審，用於治療兒童及青少年難治性急性淋巴細胞白血病(ALL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)，引發了前所未有的關注, 接下來它的應用指證擴展到在其他B細胞腫瘤(如多發性骨髓瘤)也是順理成章的。那麼是什麼原因使很多人把CAR-T看作腫瘤治療的里程碑? 還有它的前景如何呢？

吳平

博士

臨床醫學碩士，英國腫瘤研究院生物信息學博士，現任倫敦大學學院UCL高級研究員。

CD019 CAR-T療法的整個過程大致是這樣的：從患者體內分離獲取的T淋巴細胞，在實驗室中利用病毒載體（viral vector）進行基因修飾，以表達稱為CAR（chimeric antigen receptor）的特異分子受體，使其能夠識別一種廣泛存在於B細胞白血病細胞上的表面抗原CD19，然後將遺傳修飾過的T細胞以類似於輸血的方法回輸給患者。被回輸人體後，T細胞將長期存在於患者體內，持續地殺滅白血病細胞。在殺滅癌細胞的過程中，會產生由於大量細胞因子集中釋放而導致的細胞因子釋放綜合征，但這個副作用是可控的，目前為止沒有病人因此而死亡。CAR的模塊化構建使建立T細胞靶標受體的過程具有高度靈活性，理論上針對不同腫瘤只需選對靶點來替換即可。

這種治療方法的意義的不僅只是提供了多一項治療選擇，而在於先前惡性程度高、預後極差的腫瘤第一次有了治癒的可能，世界上首例接受此療法的患兒至今已健康生活了六年。臨床試驗數據顯示，對於難治性急性淋巴白血病，它把化療10-20%的一年無惡化生存期(progression free survival)一下子提高至60%，療效驚人。同時它的價格也備受矚目，單劑$475,000，幾乎刷新了記錄。但多家機構（包括英國全民健保系統NHS）通過藥效-經濟模型演算後，結論是對於年輕患者，同另一種唯一有治癒可能的療法—異體幹細胞移植相比，CAR-T還是具有經濟性的。異體幹細胞移植就是用重磅化療摧毀患者的整個骨髓造血系統(包括腫瘤細胞)，然後輸入配型成功的健康捐獻者的造血幹細胞。且不說它的療效不如CAR-T，而且異體排斥引發的副作用明顯，其頭一年的治療費也不低於$500,000, 還沒算上終身服用免疫抑制的費用。而CAR-T細胞進入人體後，能不斷增殖，持續監測並殺滅腫瘤細胞，因此它只需一次性注射。而且Novartis已經承諾，對於兒童白血病，只有當病人在用藥30天內顯示出療效，他們才會收取藥費，對淋巴瘤則沒有這項承諾。CAR-T對於年輕白血病人的價值是毋庸置疑的，我們將會面臨的主要問題是, 對於中老年白血病和多發性骨髓瘤患者而言，它高昂的價格是否值得呢？況且長期數據統計顯示，部分多發性骨髓瘤患者對自體幹細胞移植也有較好的應答，可達到十年左右的無惡化生存期，而它的價格只有CAR-T的四分之一。不過當有朝一日CAR-T的價格能有大幅下降的時候，這些糾結也就不是問題了。

那麼CAR-T的造價為什麼會那麼昂貴呢？撇開前期的研發投入不談，目前的葯價中的大部分來源於病毒載體的產出和與人體T細胞整合過程。通俗地說，目前的流程尚處於「手工作坊」階段，大部分操作倚賴人工完成，所以產能有限，價格昂貴。令人欣喜的是，已經有公司研發出自動化流程，預測在不遠的將來，可以將單劑費用降至目前的十分之一甚至百分之一。另一方面, 費用的大幅降低也會加快將CAR-T運用於實體瘤的進程。特別是肺癌和肝癌，由於肺組織和肝臟毛細血管面積巨大，再加上淋巴細胞組織浸潤過程的損耗，所需的病毒載體的量至少是流體癌(白血病，骨髓瘤)的10倍，這在目前的定價系統下幾乎是沒有可行性的。CAR-T對於實體瘤的治療，目前還只是在臨床前或臨床初期階段，大多是5T4 CAR-T對卵巢癌、乳腺癌，胃腸癌和胰腺癌的試驗觀察。5T4是廣泛表達在大多數實體瘤上的表面抗原，而在正常組織中表達極低，是CAR-T的理想靶標。但將CAR-T應用於實體瘤的過程中還面臨很多挑戰，例如相對於流體癌的單個細胞而言，它往往涉及到更複雜的腫瘤微環境，其周邊的基質細胞會保護腫瘤細胞免於T細胞的殺滅，或者干擾T細胞的活性。因此將CAR-T與一些能使T細胞免受干擾的藥物(如檢查點抑製劑checkpoint inhibitor )合用的試驗正在進行中。對於另一些腫瘤類型而言，合適的CAR-T靶標還在篩選過程中。這通常是CAR-T研發的第一步，起始於生物信息研究人員對大量數據的挖掘，找出在正常組織中不存在或表達極低的腫瘤特異性抗原, 以用作T細胞攻擊的靶標。

事實上目前市場上的CAR-T都是第二代產品，相對於第一代只基於腫瘤表面抗原的單信號激活通路而言，它包括了共刺激配體(costimulatory ligand)引發的的雙重激活，因而較一代更有效。CAR-T療法的有效性受很多因素影響，包括抗原的親和力，共刺激配體的選擇，用於基因修飾的病毒載體的種類，患者自身T細胞的質量等。以2018美國腫瘤學年會報導的一個小樣本臨床試驗(Abstract#3041)為例，它對目前通過FDA認證的兩個CAR-T製劑進行對比發現，用4-1BB作為共刺激配體的KYMRIAH無論是在療效和不良反應上，都優於將CD28作為共刺激配體的YESCARTA。而第三代CAR-T的研發目前正在進行中，目標是同時運用4-1BB和CD28這兩個配體，進一步增強T細胞的激活。研究人員還在考慮引入雙重抗原靶標(比如CD19加上CD22)，以強化T細胞對腫瘤細胞的識別和攻擊能力。目前還有另外一些相關研究可能在不久的將來給我們帶來驚喜 – 包括為CAR-T細胞設置「開關」，當疾病被控制時，可以讓CAR-T細胞暫時失活，而當出現腫瘤復燃跡象時，這些T細胞又能重新被激活。還有一些公司在探索將健康人的T細胞建成細胞庫，用於替代患者自身的T細胞來製造CAR-T，這樣的話就不用為每個病人量身定製，能大大降低治療成本。據2017美國血液病年會的數據顯示, 其療效基本與自體CAR-T療法相當，但總體來說患者死亡率較高，安全性還有待進一步觀察驗證。

值得一提的是CAR-T療法與主流的小分子藥物的不同之處在於，以往抗癌藥物研發模式都是基於大規模的小分子化合物-靶標篩選，財力及資源雄厚的大藥廠往往佔得先機。而CAR-T打破了以大藥廠為主導的遊戲規則，使一些掌握核心技術的中小型生物科技公司得以與這些巨頭抗衡，於是出現了目前全球CAR-T市場上群雄逐鹿的景象。近來中國的科研人員在這方面的進展吸引了不少人的目光，據統計目前在中國註冊的與CAR-T相關的臨床試驗達116個，已超過了美國和歐洲的總和，這得益於中國相對寬鬆的科研環境和政策的扶持。比如目前在美國，只有當病人在其他所有抗癌藥物都失敗的情況下，才會考慮CAR-T； 而在中國，只要第一線化療藥物失敗了就可以申請加入CAR-T臨床試驗。中國的兩個CAR-T臨床試驗還用到了CRISPR基因編輯技術，而目前在歐美這項技術是不被允許用於人體試驗的。雖然對此有一些爭論，但這些寬容意味著中國的科研人員能在短時間內積累大量第一手臨床觀察和數據，這對科研進步的推動作用無疑是巨大的。

就在收稿之際，Nature Medicine新出爐的一篇重磅論文[1]再一次證明了T細胞治療癌症的潛力。一位已出現肝臟轉移的晚期乳腺癌患者，在所有化療都無效的情況下，經過自體T細胞聯合PD1(檢查點抑製劑)治療後，病灶完全消失並已經持續了兩年。首先醫生對腫瘤組織進行切割取樣，提取其中淋巴細胞（tumour infiltrating lymphocytes），並對正常細胞和腫瘤細胞分別進行全外顯子和RNA測序，以找出關鍵的基因突變；然後再對提取的T細胞進行單細胞基因測序，以找出對這些突變蛋白有攻擊力的亞群，通過體外大量增殖後回輸患者體內。所以這種療法與CAR-T的不同之處在於它是通過亞群的選擇而不是基因修飾來增強T細胞對腫瘤的殺滅作用，它更個體化，流程也更為複雜。作為個案分析，這個病例十分成功，但在實際診療過程中可行性有限，並不是所有病人都能獲取足夠大的腫瘤組織以及足夠量的淋巴細胞來順利實施這項治療。另外，這例個案來自於一個正在進行中的臨床試驗(NCT01174121)，很期盼能看到這項臨床試驗的總體有效率的數據。不管怎樣，這都是一個令人振奮的案例，可能會對CAR-T更合理化的設計帶來啟示作用。同時，這篇論文的討論部分也提到了可能會借鑒CAR-T的方法，對這些T細胞進行基因修飾以強化其功能。

參考文獻

責任編輯：腫瘤資訊-賈老師

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