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测序百家 | 上海细胞治疗研究院院长钱其军:细胞免疫治疗与精准医学

《黄帝内经》中曾记述:“正气存内,邪不可干”。这句话道出了古人对于疾病的看法:只要身体足够强壮,就不会患各种各样的疾病。而通过医学不断地研究,我们发现帮助人体抵抗疾病的就是我们的免疫系统。因此,医学研究人员便想通过免疫系统来攻克癌症,这一类疗法就是我们常说的免疫治疗。但在很长的一段时间内,免疫治疗进展缓慢,以至于很多人认为免疫治疗对于癌症根本没有效果,特别是在1974年,研究人员发表了一项当时认为无可辩驳的研究——即使是免疫功能缺陷的裸鼠,肿瘤发生率也和正常老鼠没有区别。这一研究使免疫治疗的发展推迟了很多年,人们也一度怀疑免疫治疗在肿瘤治疗中是否真正具有使用价值。

但是越来越多的研究证实:免疫疗法对于治疗癌症有着强大的功效,也有越来越多的免疫治疗产品获批。2010年,第一个树突状细胞疫苗获批上市;2013年,癌症免疫疗法被Science杂志评为当年十大科学突破之首,在最近三年的ASCO(美国临床肿瘤学会年会)年会上,最重要的进展都与免疫治疗相关,免疫治疗近几年正处于高速发展中。但是对于中国来说,2016年,我国发生了魏则西事件。很多不了解免疫治疗的人认为这是一种骗术,当时我受邀撰写了介绍免疫治疗的文章:文中曾提到,非特异性免疫治疗对晚期肿瘤帮助不大,但是特异性免疫治疗正在逐渐兴起,且在国际上产生了很好的疗效。免疫治疗一定是未来肿瘤治疗最重要的方向之一,并且是目前认为最有希望攻克癌症的技术。这从近几年全世界所有肿瘤治疗的临床试验中有50%的实验都是免疫治疗试验就可以看出。

 免疫治疗研究 

免疫治疗,是通过激活、增强达到使自身免疫系统恢复到正常状态从而达到杀灭肿瘤的效果。无论是化疗、放疗还是靶向治疗,如果机体免疫力没有得到改善,肿瘤将会再次复发,很难实现真正的治愈肿瘤的目标。同时,在化疗和放疗使肿瘤明显消退后,在治疗后期,使用免疫治疗,利用T细胞彻底消灭肿瘤,也是目前很多临床试验的设计途径之一。

在年轻的时候,T细胞的多样性很高,并且拥有很多可以识别病原体的TCR受体,但是随着年龄的增长,TCR受体会慢慢减少,从而导致我们难以杀灭不断变异的癌细胞。

目前免疫治疗在实体瘤治疗中主要有2种思路。第一种思路是在体外增强免疫细胞的杀伤力。人们通过基因修饰来实现免疫治疗,如现在比较热门的CAR-T疗法。免疫治疗的第二种思路是解除肿瘤对免疫系统的抑制作用。由于肿瘤细胞可以在局部形成强大的免疫抑制微环境,会大大的降低T细胞杀灭肿瘤的能力,因此可以通过解除免疫抑制,使免疫细胞杀死肿瘤细胞,如PD-1/PD-L1等免疫检查点抑制剂。

目前,全世界所有的肿瘤临床试验中,我国临床试验的数量排第三,并且我国的CAR-T疗法临床试验数量位列第一。但这并不代表我们的临床研究水平比其他国家高。实际上,我国的临床试验尚未建立完善的规范,不少医院自行开展,导致CAR-T疗法的临床试验数超过其他国家。随着近几年CFDA的不断努力,相信我国开展的临床实验会越来越规范,注册的项目也会越来越有价值。相信我国未来的CAR-T研究,将会执行与国际完全一致的标准,并不会有特殊的中国标准。中国产品和国际化产品也会趋于一致。

CAR-T疗法与联合治疗面临的挑战

在CAR-T研究领域,目前已经有两个产品获批上市,分别来自诺华公司和Kite Pharma公司。血液肿瘤已有的治疗数据显示,在所有先前治疗均无效的情况下,CAR-T治疗仍可达到90%的完全缓解率(尽管这90%中也有30%~50%的患者会发生复发)。诺华公司CAR-T疗法Kymriah的价格为47.5万美金/疗程,Kite Pharma公司的Yescarta为37.3万美金/疗程。如此昂贵的价格是患者难以承受的,也使绝大多数患者望而却步。因此在研发新的CAR-T技术的时候,我们需要格外重视降低成本,这样才能使更多的患者从最新的疗法中获益。目前国内也有多家公司正在申报CAR-T疗法的临床试验,目前已经有多家得到国家药品监督管理局的受理。

尽管CAR-T疗法在血液肿瘤中取得了很好的疗效,但在实体瘤中的治疗效果往往不尽人意,在临床试验中有效率并不高。在实体瘤治疗中,CAR-T疗法主要面临着两大挑战。一是实体瘤的高度异质性,我们很难找到仅存在于肿瘤细胞而不存在于正常细胞的靶点蛋白,这也是导致肿瘤易复发的一个重要原因。二是由于实体肿瘤会在局部生成免疫抑制的微环境影响,CAR-T细胞即使到达了肿瘤位置可能无法有效的杀灭癌细胞,很难产生疗效。

在前段时间正式在中国上市的—PD-1/PD-L1抗体药物欧狄沃(O药)就是针对肿瘤微环境发挥作用,可以解除肿瘤微环境对于免疫细胞的抑制作用。但是即使欧狄沃在中国的售价仅为美国的一半,但是年治疗费用依旧超过30万,普通家庭很难负担得起。

上海细胞治疗研究院曾治疗过一位肝癌患者,临床曾预计该患者仅有三个月的生存期。在注射PD-1抗体后,患者很快出现了急性肝损伤,腹水严重。但随着黄疸指数的下降,患者的肝功能逐渐恢复,肿瘤也完全缓解。现在患者已经生存将近两年时间,且肿瘤完全没有复发。这表明提高机体免疫能力确实能够使难治性肿瘤患者获益,但也可来带来严重的并发症。

随着越来越多的肿瘤患者参与到临床研究,人们发现PD-1抗体单独治疗效果欠佳,目前主要通过联合治疗来改善患者的临床受益。目前的临床研究表明联合疗法确实可以大大提高患者的临床获益,但是随之而来的就是副作用的不断增加,这些需要我们在保证患者安全的前提下进行研究。

CAR-T疗法的未来之路

基于众多类似临床案例的经验,我们研究团队认为,好的肿瘤治疗方案应该更集中于肿瘤局部,而不是全身性的治疗,肿瘤免疫治疗或许可以有不一样的思路,即在肿瘤局部恢复机体免疫杀伤能力。如果仅在肿瘤局部增强免疫能力,就可以控制癌症的同时不至于对其他部位的器官造成损害,这样也更有利于免疫治疗形成真正的价值链。基于此思路,我们研究团队研发了利用CAR-T细胞表达PD-1抗体的联合治疗技术,并申请了专利。我们的技术可以利用CAR-T细胞表达PD-1、CTLA-4、CD137等抗体,当杀灭了肿瘤细胞之后,使得肿瘤局部微环境变得适应T细胞发挥作用,这样剩下的癌细胞就可以通过人体已有的T细胞进行杀伤,从而彻底的消灭癌细胞。

早在2003年,我们研究团队就开始探索用肝脏表达抗体,2010年开始用T细胞表达抗体。目前全世界大多利用慢病毒来表达抗体,且操作相对容易。但慢病毒最大的缺点是它是RNA病毒,质量控制非常复杂,生产也较复杂,且表达水平比较低,成本偏高。为解决这些问题,我们进行了非病毒载体CAR-T疗法研究,使用了PB转座子技术——非病毒体系。该技术抗体表达水平远高于慢病毒,且在长时间内维持高水平表达。通过比较慢病毒、非病毒载体在CAR-T中的应用,发现失去抗体后,慢病毒载体比非病毒载体增殖会慢一些;非病毒载体转染更多的是记忆性T细胞,慢病毒转染更多的是杀伤性T细胞。

虽然在体外,非病毒载体的CAR-T细胞杀伤能力较弱,但两者在体内的表现几乎一样,表明非病毒载体转染的记忆性T细胞,确实能够长期记忆肿瘤细胞并进行攻击。此外,非病毒载体CAR-T细胞产生的细胞因子较低,由此产生细胞因子风暴的几率也会降低。通过以上比较可以看出,虽然利用非病毒载体的CAR-T细胞增长较慢,在体外杀伤力较弱,但它能够更多转染记忆性T细胞,能够更好地在体内产生长期免疫效果,细胞因子风暴的发生风险也较低。

我们认为,为达到治疗肿瘤的目的,CAR-T疗法需要解决四个问题:一是T细胞能否高效准确到达肿瘤局部;二是T细胞能否高水平表达抗体;三是T细胞表达的抗体能否产生生物学活性;四是生产成本是否低廉,使患者可以消费的起。我们的目标,是将今后的治疗价格降至在10万元以下。

全世界现在共有两个单位在进行非病毒载体CAR-T疗法临床研究。目前,上海细胞治疗研究院作为较早开展相关研究的单位之一,已经进行了约7项非病毒载体CAR-T疗法临床试验。研究显示:第一,普通的T细胞会分布在全身,而利用非病毒载体的CAR-T细胞在注射10天后,基本上集中在肿瘤位置,表明该方案可使准确到达肿瘤位置;第二,该CAR-T细胞的抗体表达水平比普通慢病毒抗体表达高20~30倍;第三,经实验验证,我们的CAR-T表达抗体的亲和力和商品化的抗体几乎相同。

最重要的是,这项新技术的生产工艺很简便,只需要构建一个质粒,相对而言,慢病毒转染需要构建三个质粒,每个质粒都要建细胞库,并且RNA非常不稳定,相比之下,非病毒载体只要构建一个质粒的细胞库,成本被大幅度下降。

此外,由于间质素(一类在肿瘤细胞表面高表达的糖蛋白)在很多肿瘤中都广泛存在,我们研究团队利用间质素构建了模型,以检测非病毒载体是否能够实现预期临床治疗效果。研究发现,非病毒载体的抗体表达水平非常高,转染量也较高,对肿瘤具有较强的杀伤力。在动物试验中,注射CAR-T细胞后第7天和第14天,动物模型的肿瘤完全消退。利用不同载体制备的CAR-T细胞表达PD-1抗体,在肿瘤消退上的效果相差不多,但利用非病毒载体制备的CAR-T细胞能够明显降低复发率。此外,我们的研究团队还进行了安全性评价的动物试验。

在临床试验中,首先要考虑患者是否适宜接受这种治疗方案,要进行多项检测,如检测间质素是否阳性、EGFR是否阳性以及dMMR、PD-L1水平(在缺少组织样本的情况下,使用循环肿瘤细胞进行检测),并以此为依据判断患者是否适合进行CAR-T治疗。我们的研究表明,在可评估的66例患者中,肿瘤总缓解率为71.2%,并且即使是极晚期的患者多数也能达到病情稳定的治疗效果。在治疗过程中,间质素也发生了部分不良反应,我们需要不断地去改进。

 结 语 

与慢病毒载体相比,我们的CAR-T疗法利用非病毒载体表达PD-1抗体,不仅可以提高疗效并且安全性大幅度提高,并且能大幅度降低复发率,在多种实体瘤的临床实践中,疗效也在逐步提高。我们期望CAR-T细胞能够同时攻击多个靶点,实现对肿瘤的精准治疗。目前上海细胞治疗研究院已经构建了一个能全程掌控的药物转化平台,包括从生产基地、研究院、药物质量控制中心到医院的每一环节。我们会继续优化这一平台,符合FDA和欧盟以及中国的质量检测标准。此外,我们也在努力建立完善的质量体系,使CAR-T更加符合药品的产品体系,早日惠及更多肿瘤患者。

直播预告:一作亲临解读

近日,匹兹堡大学药物遗传研究中心的杨达和张敏课题组利用lncRNA建立了药敏预测模型,成功预测了细胞系中药敏数据与部分TCGA癌症病人的治疗效果。该研究成果以发表在Nature Communications

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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