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CAR-T技术在肿瘤免疫治疗的应用和前景

1. 什么是细胞免疫疗法?

 

细胞免疫疗法通俗来讲是利用自身细胞进行表达修饰后,能够在体内直接激活一系列效应细胞,来帮助机体杀伤或杀死癌化细胞的一门新兴技术,分为Car-T,Car-NK和TCR等。

CAR-T技术(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)又称嵌合抗原受体T细胞技术是一种新型的癌症免疫治疗策略,用于生产具有特异性反应癌细胞的T细胞,可以大大增强T细胞攻击肿瘤细胞的能力。CAR-T细胞是由三个主要部分构成的:外部抗原识别结构、内部信号传导模块和负向调节模块。外部抗原识别结构:即阳性信号复合物(PCS),其由单链抗体组成,可以选择性地结合到肿瘤细胞上的抗原表面; 内部信号传导模块:由CD3ζ链和1-2个共刺激分子(例如CD28或4-1BB)组成,可以传递刺激信号; 负向调节模块:如CD28内柄,可以负向调节CAR-T细胞的激活程度。以上三个部分形成了完整的CAR-T细胞。

T细胞,也称为T淋巴细胞,是人体白细胞的一种,它们来源于骨髓造血干细胞,在胸腺中发育成熟,然后被输送到血液、淋巴液以及其他组织器官,从而发挥免疫系统的作用。CAR-T技术是通过基因工程技术,将T细胞表面的受体基因进行修饰,使得T细胞表面表达一种称为嵌合抗原受体(CAR)的蛋白质。CAR细胞中有一个特异性抗原结合区域,它可以辨别癌细胞表面的特定抗原。一旦与这些癌细胞结合,CAR-T细胞就会被激活,释放大量的细胞毒素来杀死癌细胞。

 

CAR-T结构

 

2. CAR-T技术的发展历程:

 

第一代CAR-T细胞的核心结构是一个复杂的ITAM区域,它包含了CD3分子的ζ链,而且它的胞内部结构也非常简洁。但不能产生共刺激信号,未在临床应用中得到预期的效果。

第二代CAR-T细胞在ITAM区加入了来自CD28或者CD137(4-1BB)的共刺激分子,极大地提升了CAR-T细胞的活化能力,并在临床治疗中表现出惊人的疗效。然而,第二代CAR-T细胞使用的逆转录的转染病毒载体容纳及携带的基因片段有限,不容易同时将CD28和CD137的ITAM区两个共刺激信号分子转染到T淋巴细胞内。

第三代CAR-T细胞的主要结构与第二代大致相同,虽然第三代CAR-T细胞使用了可携带更大的基因片段进入T淋巴细胞的慢病毒作为转染载体,可以含有2个或者更多的共刺激信号ITAM区,但有的研究表明,第三代CAR-T细胞杀伤活性并没有获得明显的提升。

第四代CAR-T细胞是一种从解决CAR-T细胞治疗过程中出现的肿瘤细胞精准治疗和预防复发等安全问题出发,并增强其在肿瘤组织中的杀伤效果的新型CAR-T细胞,也称为精准CAR-T细胞。其中,添加自杀基因或可控性自杀基因是一种可行的解决方案,但需要进一步研究和优化。同时,通过添加细胞因子或趋化因子的受体结构,改善CAR-T细胞在肿瘤组织中的浸润,也是第四代CAR-T细胞的常用设计策略之一。虽然CAR-T细胞目前的应用还受到一定的局限性,但相信随着技术的不断进步,其在精准治疗肿瘤等疾病中的潜力将会更大。

目前泰克生物经过多年的技术积累,借助搭建完善的噬菌体展示技术体系酵母展示体系,能够为客户提供高质量的Car前导抗体分子的发现服务。

 

 

CAR-T细胞的发展历程图

 

3. CAR-T技术的应用:

 

CAR-T疗法是指嵌合抗原受体T细胞免疫疗法,这是一种治疗肿瘤的新型精准靶向疗法。CAR-T技术的原理:评估是否符合CAR-T治疗的适应症 —— 采集外周血,分离T细胞 —— 把T细胞转化成CAR-T细胞 —— 扩增CAR-T细胞 —— CAR-T细胞回输到人体 —— 监控反映。这些CAR-T细胞将寻找并杀死癌细胞,并继续活跃数月至数年,从而提供长期的治疗效果。

 

目前大部分CAR-T疗法还处于临床实验阶段,其中治疗范围集中在以下领域:

1.复发的急性B系淋巴细胞白血病(经过治疗缓解后再次发作),或者难治的急性B系淋巴细胞白血病(使用其他抗白血病治疗后病情没有缓解的)。

2.两种或两种以上方法治疗失败的大B细胞非霍奇金淋巴瘤。

3.CD19阳性复发、难治恶性淋巴瘤。

4.CD19治疗失败,CD22阳性的急性淋巴细胞白血病。

CAR-T疗法在其他抗肿瘤领域也有临床实验研究,但效果尚不明确。

 

4. CAR-T技术的前景和挑战:

在各种肿瘤的细胞免疫治疗中,CAR-T细胞已得到广泛应用。据统计,目前已有多达300多个CAR-T细胞治疗临床实验项目获得包括美国FDA在内的多个国家药品监督管理部门的批准,同时也有一些CAR-T细胞已经上市生产。尽管每个临床项目的效果因使用CAR-T细胞来源和制备过程以及预处理和联合用药的不同而有一定的差异,但总体上表明CAR-T细胞对肿瘤的治疗是有效的,其有效率在30%~70%之间,甚至可以高达90%以上。如美国FDA批准上市的诺华CTL019,其治疗非何杰金淋巴瘤的完全缓解率达到令人吃惊的93%。

泰克生物为来自全球的客户完成了超过270个不同的抗体发现项目。其中90%为羊驼纳米抗体开发与验证服务。

随着肿瘤免疫学研究的不断深入,肿瘤免疫治疗已经取得了显著的进展。新的免疫治疗手段陆续进入临床,其中CAR-T细胞治疗成为一种备受关注的肿瘤细胞免疫疗法,在治疗白血病等血液系统恶性肿瘤方面已经取得了很大的进展。

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