一文讀懂腫瘤免疫治療新貴——CAR-T

本文轉載自「火石創造」。

免疫療法是當下腫瘤治療領域最具前景的發展方向之一。隨著PD-(L)1等免疫檢查點抑製劑應用範圍逐漸擴大，CAR-T療法研究不斷出現新的進展，CAR-T療法作為有別於傳統藥物的「活葯」，不僅對複發、難治性腫瘤患者表現出了突破性療效，其生產體系和使用場景也有別於普通藥物。鑒於當下生物技術的更新速度，預計CAR-T療法還將帶給市場更多驚喜。本報告擬從CAR-T療法技術基礎入手，分析CAR-T療法的局限性及研發方向、行業發展情況、研發情況與如何選擇國內標的、投融資情況及行業總結。

一、CAR-T療法是什麼

CAR-T（Chimeric antigen receptor T cell，嵌合抗原受體T細胞）療法，是指通過基因修飾技術，將帶有特異性抗原識別結構域及T細胞激活信號的遺傳物質轉入T細胞，使T細胞直接與腫瘤細胞表面的特異性抗原相結合而被激活，通過釋放穿孔素、顆粒酶素B等直接殺傷腫瘤細胞，同時還通過釋放細胞因子募集人體內源性免疫細胞殺傷腫瘤細胞，從而達到治療腫瘤的目的，而且還可形成免疫記憶T細胞，從而獲得特異性的抗腫瘤長效機制。

CAR-T細胞的激活和對腫瘤的殺傷原理

資料來源：Int J Hematol-

CAR療法最早由Gross等於上世紀80年末提出，此前LAK、TIL、CIK等免疫細胞療法的出現，為CAR-T療法的研究奠定了基礎。至今除CAR-T療法外，DC-CIK、CTL等也是免疫細胞療法的研究方向，但從技術成熟度和應用前景來看，目前學術界和產業界的關注焦點仍是CAR-T療法。CAR-T療法在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治療上有著顯著的療效，在體外和臨床試驗中表現出良好的靶向性、殺傷性和持久性，展示了巨大的應用潛力和發展前景。一個典型的CAR-T治療流程，主要分為以下五個步驟：

I.分離：從癌症患者外周血中分離純化出自身T細胞；

II.修飾：T細胞激活後，利用基因工程將能特異識別腫瘤細胞的CAR結構轉入T細胞；

III.擴增：體外培養，大量擴增CAR-T細胞至治療所需劑量，一般為十億至百億級別（根據患者體重和治療周期決定）；

IV.回輸：化療清淋預處理然後回輸CAR-T細胞至患者體內；

V.監控：觀察療效並嚴密監測不良反應。

整個療程持續3個星期左右，其中細胞「分離-修飾-擴增」約需要2個星期，花費時間較長。

CAR-T細胞免疫治療流程圖

資料來源：優卡迪官網

二、CAR-T的結構

CAR通常由一個胞外抗原結合域（如識別CD19的單鏈抗體序列scFv），一個鉸鏈區（促進抗原受體與腫瘤抗原的結合），一個跨膜區（用來固定CAR），一個T細胞激活結構域（CD3 ζ，提供T細胞活化的第一信號）以及一個或多個胞內共刺激結構域組成（CD28/4-1BB，提供T細胞活化的第二信號）。CAR的胞外抗原結合域源於抗體的抗原結合基序，可以連接VH和VL序列構建的單鏈可變區（single chain fragment variable, scFv），具有特異性識別某種特定腫瘤相關抗原的作用。CAR識別腫瘤相關抗原，隨後通過胞內信號傳導結構域活化T細胞，刺激T細胞進行增殖，並發揮免疫效應，釋放細胞因子，溶解腫瘤細胞。

典型CAR的結構

資料來源：FDA，平安證券研究所

歷經十餘年，CAR-T經歷了四代結構，每一代結構都是在各個細節上突破，使CAR-T往更為精準、更為高效、更為持久的方向發展。T細胞的完全激活一方面依賴於胞外抗原結合域與抗原的結合所傳遞的第一信號，另一方面也需要共刺激分子受體與其配體結合所傳遞的第二信號，而腫瘤細胞表面通常不表達這類共刺激配體。第一代CAR設計結構相對簡單，且並未考慮到這一點，從而致使一代CAR-T細胞缺少必要的共刺激信號，無法完全激活其活性，表現為體內擴增不良，在臨床試驗中的效果並不理想。在第一代的基礎上，第二代CAR引入一個共刺激結構域CD28或者4-1BB，在臨床試驗中顯著改善了CAR-T免疫活性激活的問題，並提高了其作用持久性。

第三代CAR則包含兩個共刺激結構域，一個為CD28或4-1BB，另一個為OX40、CD28或4-1BB。相比於二代CAR而已，三代CAR雖然在一些前臨床試驗數據中表現出更強更持久的作用活性，但也有報道指出，三代CAR可能會造成T細胞刺激閾值的降低，引起信號泄露，可能誘發細胞因子過量釋放。2013年5月，美國貝勒醫學院發起了一項針對比較二代CD19 CAR-T（CD28）和三代CD19 CAR-T（CD28/4-1BB）在非霍奇金氏淋巴瘤、急性淋巴細胞白血病和慢性淋巴細胞白血病中的治療效果的臨床試驗，目前仍處於招募病人的階段（NCT01853631）。

由於腫瘤細胞具有異質性，一部分腫瘤細胞不具有可被T細胞特異性識別的抗原，無法被傳統的CAR-T細胞識別並清除。這一問題或可通過四代CAR-T技術，募集除T細胞以外的免疫細胞至腫瘤所在區域來解決。四代CAR-T細胞又被稱為TRUCK T細胞 ( T-cells redirected for universal cytokine killing )，含有一個活化T細胞核因子（nuclear factor of the activated T cell, NFAT）轉錄相應元件，可以使CAR-T細胞在腫瘤區域分泌特定的細胞因子（目前主要是IL-12），從而修飾腫瘤微環境，募集並活化其他免疫細胞進行免疫反應。目前，四代CAR-T療法已經在包括神經母細胞瘤在內的實體瘤治療的臨床試驗中開展。

第二代CAR-T有較多的臨床數據支持，穩定性高且技術工藝較為成熟，是目前的主流技術。未來，隨著新結構在臨床上的試驗推廣及生產工藝的改進，第三代、第四代CAR-T產品更為優良的療效值得期待。

T細胞受體（TCR）和四代CAR-T的結構T細胞抗原受體

（TCR是T細胞特異性識別和結合抗原肽-MHC分子的分子結構，通常與CD3分子呈複合物形式存在於T細胞表面。大多數TCR由α和β肽鏈組成，少數T細胞的TCR由γ和δ肽鏈組成。ZAP70分子量為70kDa，是TCR的一部分。）

資料來源：EMBO Molecular Medicine-

三、CAR-T的優勢

無MHC限制性：CAR結構使T細胞越過MHC提呈機制直接識別腫瘤細胞，同時獲得共刺激信號，被「一鍵激活」；這是CAR-T細胞的最大優勢，通過抗原抗體結合機制特異性識別腫瘤抗原，避免了腫瘤細胞通過MHC下調的逃逸機制；

CAR-T細胞利用抗原抗體機制直接識別腫瘤抗原

資料來源：華創證券

可識別的抗原種類多：MHC只能提呈蛋白質片段（多肽），而CAR的抗原抗體機制可以識別細胞表面的蛋白質、多糖以及脂類蛋白，應用較為廣泛。

體內繼續增殖「活的藥物」：CAR-T細胞回輸到患者體內後將有效識別腫瘤細胞，被激活並繼續增殖，形成持續的殺傷力，而且還將通過釋放細胞因子等方式召集數量更多、種類更全的免疫細胞來協同作戰。這些性質使得CAR-T療法與傳統的藥物、單抗以及小分子靶向藥物等血葯濃度會隨時間下降的治療方式比起來，具有更大的優勢。可以說CAR-T是一種利用人體自身免疫細胞而製成的「活的藥物」。

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