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肿瘤患者的福音:CAR-T细胞治疗
 

肿瘤患者的福音:CAR-T细胞治疗


免疫治疗是继手术、放疗、化疗之后出现的又一肿瘤治疗手段。CAR-T细胞,即嵌合抗原受体(chimericantigenreceptor,CAR)修饰的T细胞,为免疫治疗(adoptive cellular immunotherapies,ACIs)的一种类型。


由于CAR-T细胞、程序性死亡受体1(programmed death 1,PD-1)和程序性死亡配体1抗体(programmed death ligand 1,PD- L1)单抗、人细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocytes associated antigen 4,CTLA-4)单抗技术在肿瘤治疗中取得了令人瞩目的成果,2013年《科学》杂志将“肿瘤的免疫治疗”列为年度自然科学领域最重大的突破。



1、CAR的结构


CAR是一种人工构建的能够特异性识别并结合肿瘤相关抗原的嵌合受体,由能够识别肿瘤抗原的抗体单链可变区和T细胞信号分子融合而成,将CAR的结构通过基因工程转入T细胞后获得CAR-T细胞。CAR-T细胞既有特异性结合肿瘤抗原的特性,又具有靶向杀伤肿瘤细胞的活性。时至今日,CAR已然经历了三代的发展。第二、三代CAR与第一代CAR相比,能够使CAR-T细胞在体内的存活时间明显延长,细胞毒活性、增殖能力及细胞因子的释放明显提高,进而发挥持续的体内抗肿瘤效应。



2、CAR-T细胞治疗成功的招牌女孩


CAR-T细胞治疗最成功的一个案例是美国的Emily Whitehead,5岁时,她被诊断患有急性淋巴细胞白血病。医学上,85%的急性淋巴细胞白血病患儿来说,化疗可以治愈,但对于Emily Whitehead并非如此,在进行首轮化疗时发生感染,差点失去双腿。后来病情复发,她又接受了治疗,并排期做骨髓移植手术。等待治疗期间,病情再次恶化,这时医生们已经无计可施了。在此情况下,宾夕法尼亚大学的科学家从6岁大的Emily身体里抽血提取她的白细胞,进行遗传改造成而成为CAR-T细胞,然后再输回体内,以攻击癌细胞。但这些细胞在攻击了癌细胞的同时,艾米丽连续几天发高烧,并戴上了呼吸机。一名医生对她的家人说,她活过当晚的几率只有千分之一。但是,奇迹出现了——艾米丽在7岁生日那天苏醒,身体逐渐康复。两年后,她依然健康,能弹钢琴,与狗狗玩耍,后来还上学了。艾米丽已经成为这种全新疗法的招牌人物。



3、CAR-T细胞治疗过程


CAR T细胞技术应用于临床,包括CAR-T细胞的制备及回输,具体流程分为5个步骤:(1)从癌症患者外周血或者单采单个核细胞中分离出T细胞;(2)利用基因工程将能特异识别肿瘤细胞的CAR结构转入T细胞;(3)体外培养,大量扩增CAR-T细胞至治疗所需剂量,一般需要几十亿到上百亿,一般以每公斤体重计算所需剂量;(4)进行回输之前的清髓治疗,一般为化疗,一方面可以清除免疫抑制细胞,另外可以减少肿瘤负荷从而起到增强疗效的作用;(5)回输CAR-T细胞,观察疗效并严密监测不良反应。



4、CAR-T治疗血液肿瘤


近期最受瞩目的成果当属于2014年7月获得FDA突破性疗法认定的CTL019和于同年11月获得认定的JCAR015。


CTL019由宾夕法尼亚大学和诺华联合研发,属于二代CAR-T。2013年12月,在美国新奥尔良举行的第55届美国血液学会年会上,诺华的CTL019治疗研究结果引起轰动:针对急性淋巴细胞白血病,接受CTL019治疗的86%的儿童和100%的成年患者痊愈;针对慢性淋巴细胞白血病,47%的患者对治疗响应,22%的患者达到痊愈。考虑参加试验的大多数患者属于其他治疗无效的患病晚期,CTL019取得的成绩令人印象深刻。2014年10月,发表在《新***医学杂志》上的两项早期研究结果显示,在接受诺华试验性CAR-T药物CTL019治疗的复发(难治)性急性淋巴细胞白血病(rALL)儿科及成年患者中,有90%的病人完全缓解。


JCAR015由生物技术领域的热门初创公司JunoTherapeutics开发,属于第二代CAR-T。根据Juno Therapeutics在2014年第56届美国血液学会年会上公布的数据,在一项临床试验中,JCAR015使27名患有rALL的成年患者中24位得到了缓解,缓解率高达89%。


5、CAR-T细胞治疗实体肿瘤


CAR-T细胞治疗应用的另一个领域是实体瘤。但治疗效果并不理想,根源在于实体瘤具有一系列不同于血液系统肿瘤的特征,不同类型实体瘤具有不同的免疫抑制机制,CAR-T细胞难以进人肿瘤组织而发挥抗肿瘤作用,而且实体瘤中缺乏像CD19、CD20这样相对较理想的特异性表面标记。实体瘤中很少有表达于肿瘤细胞表面的肿瘤特异性表面抗原,从而能够避免正常组织或细胞类型受到免疫攻击。


6、CAR T细胞治疗的副反应


作为一种广受关注的新疗法,与疗效同样重要的是副作用的防控。临床试验中不良反应的发生率还是很高的,虽然大部分都可以自行缓解,可是也有部分患者因不良反应而退出临床试验。脱靶效应和细胞因子风暴(cytokine released syndrome,CRS)是CAR-T细胞治疗技术应用过程中的两大安全问题。


(1)脱靶效应:免疫反应介导的表达靶抗原的正常组织排斥反应被称为脱靶效应。在采用CD19-CAR-T细胞治疗急性淋巴细胞白血病过程中,CAR-T细胞回输后会在患者体内大量扩增并清除白血病细胞,同时也清除正常B细胞,从而发生B细胞无能(B细胞无能能通过静脉输注免疫球蛋白来纠正),B细胞随着CAR-T细胞在体内的消退而逐渐恢复至正常水平。如果B细胞无能发生在其他难以控制的靶点,其后果将很严重。例如HER2在几个正常组织包括心脏和肺部血管中低水平表达。在采用抗HER2的CAR-T进行肿瘤治疗时科内对心脏和肺部造成损伤。


(2)细胞因子风暴:临床研究发现,CTL019和JCAR015均存在引发“细胞因子风暴(cytokine storms)”的风险,也就是CAR-T细胞在识别杀伤肿瘤细胞的同时,释放大量的炎症因子,往往导致高烧、低血压,甚至器官衰竭。对此,目前可采用类固醇药物、血管加压剂和其他的辅助方法治疗。此外,已有报道,用托珠单抗(tocilizumab)抑制IL-6可有效控制副作用,而不影响T细胞的治疗效果。


7、展望


尽管CAR-T细胞在肿瘤治疗中取得令人瞩目的进展,CAR-T细胞技术仍需要在很多方面做进一步的优化以提高其安全性,比如优化CAR信号,寻找严格的肿瘤特异性表面分子作为靶点,确立合理的联合治疗方案,最佳的T细胞亚群的选择,以及T细胞培养及扩增方案的优化等等。随着CAR技术基础及临床研究的深人,CAR-T细胞免疫治疗必将在肿瘤的生物细胞免疫治疗中发挥越来越重要的作用。



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