臨床發展的轉折點

一種快速崛起的新興免疫療法稱為過繼細胞轉移（adoptive cell transfer, ACT）：收集並利用患者自身的免疫細胞來治療其癌症。ACT有幾種類型 包含TIL，TCR和CAR”），但是到目前為止，在臨床開發中進展最遠就是CAR T細胞療法。

2017年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批准了兩種CAR T細胞療法，一種用於治療急性淋巴細胞白血病（ALL）的兒童，另一種用於治療晚期淋巴瘤的成人。儘管如此，研究人員警告說，在許多方面，CAR T細胞和其他形式的ACT仍處於早期階段，包括有關它們是否會有效抵抗諸如乳腺癌和結腸直腸癌等實體瘤的問題。

NCI癌症研究中心（CCR）外科分部主任史蒂芬·羅森伯格（Steven Rosenberg）博士說，“各種形式的ACT仍在開發中” ，這是免疫療法的先驅，其實驗室是第一個報告成功用CAR T細胞治療癌症的實驗室。

但是經過數十年的艱苦研究，該領域已經達到了臨界點，Rosenberg博士繼續說道，在過去的幾年中，CAR T細胞和其他ACT方法的進展大大加快了，研究人員對這些療法如何在患者中發揮已有更深入的了解，並將這些知識轉化為改進了他們的開發和測試方法。在接下來的幾年中，我們將看到巨大的進步，並突破了許多人認為基於這些過繼細胞移植的治療方法所能達到的極限。

CAR T: 一種活體藥物

CAR T細胞相當於“為患者提供活體藥物”，紐約紀念Sloan Kettering癌症中心的Renier J. Brentjens醫學博士是CAR T細胞領域的另一位早期領導者。

顧名思義，CAR T細胞療法的骨幹是T細胞，由於它們在協調免疫應答和殺死被病原體感染的細胞中扮演關鍵作用，因此通常被稱為免疫系統的主力軍。該療法需要從患者身上抽血並分離出T細胞。接下來，使用無致病性的病毒作為基因載體工具，對T細胞進行基因工程改造，以在其表面上產生稱為嵌合抗原受體或CAR的受體。

賓夕法尼亞大學艾布拉姆森癌症中心的卡爾·朱恩（Carl June）在美國國立衛生研究院校園內有關CAR T細胞的最新演講中解釋說，這些受體是“合成分子，它們不是天然存在的” 。

這些特殊的受體使T細胞能夠識別並附著在腫瘤細胞上的特定蛋白質或抗原上。發展最多的CAR T細胞療法靶向在B細胞上發現的一種稱為CD19的抗原。一旦將收集到的T細胞工程化以表達抗原特異性CAR，它們就可以在實驗室中“擴增”到數億個。

最後一步是將CAR T細胞輸注到患者體內，如果一切按計劃進行，帶有基因工程改造的T細胞將在患者體內進一步繁殖，並在其工程受體的指導下識別並殺死在其表面帶有抗原的癌細胞。

CAR T細胞的製備

越來越多的CAR T細胞療法正在臨床研究中進行開發和測試。儘管這些療法之間存在重要差異，但它們都具有相似的組成部分。細胞表面上的CAR由合成抗體的片段或結構域組成，使用的結構可以影響受體與腫瘤細胞上的抗原的識別或結合的程度。

受體依靠來自細胞內部的刺激信號來完成其工作。因此，每個CAR T細胞在細胞內部都具有信號傳導域和“共刺激”的區域，這些信號域從表面受體向細胞內部發出信號，使用不同的信號區域可能會影響細胞的整體功能。生產一批CAR T細胞需要多長時間也取得了進展，儘管最初花費了幾週的時間，但現在許多實驗室已將時間減少到不到7天。

沒有其他的治療方式

CAR T細胞療法的最初發展主要集中於急性淋巴性白血病(ALL)，這是兒童中最常見的癌症。超過80％的被診斷患有B細胞的ALL患者將通過強化化療治愈。費城兒童醫院（CHOP）的史蒂芬·格魯普（Stephan Grupp）醫學博士說，但是對於在化療或幹細胞移植後仍復發的癌症患者， “幾乎沒有” 其他治療方案的選擇，而ALL的復發是導致兒童期癌症死亡的主要原因。

Grupp博士對患有ALL的兒童和年輕人進行的CAR T細胞試驗，對象是已經復發或對現有療法無反應。在這些較早的試驗中，使用CD19靶向的CAR T細胞，在該研究治療的30例患者中，在治療後有27例癌症的所有徵兆消失了（完全緩解），其中許多患者長期未表現出複發跡象。

這些早期的成功為針對CD19的CAR T細胞療法（稱為tisagenlecleucel（Kymriah™））進行更大範圍試驗奠定了基礎，該療法適用於ALL的兒童和青少年。由諾華（Novartis）資助的參加該試驗的許多患者，病情完全緩解且持久。根據試驗結果，FDA在2017年8月批准了tisagenlecleucel。

科羅拉多州兒童醫院的幾項CAR T細胞試驗的首席研究員Terry Fry博士說，在ALL患兒中CAR T細胞療法取得的進展非常了不起，但首先批准將其用於ALL兒童和青少年的治療是一個分水嶺。

但是，關於用於治療成年血液癌患者的CAR T細胞的數據也大有可為。靶向CD19的CAR T細胞不僅在ALL患者中而且在淋巴瘤患者中都產生了強有力的結果。例如，在一項由NCI主導的CAR T細胞試驗中，主要針對晚期瀰漫性大B細胞淋巴瘤患者，一半以上的患者對該治療有完全反應。

NCI 實驗移植和免疫學分會的首席研究員James Kochenderfer醫學博士說：“我們的數據首次真實地揭示了這種方法在侵襲性淋巴瘤患者中的潛力，到目前為止，這些患者實際上幾乎無法治愈。” 。

由Kite Pharmaceuticals資助的一項更大的試驗（與NCI簽訂了研究協議以開發基於ACT的療法）的結果證實了這些較早的結果，並成為FDA批准Kite的CAR T細胞產品axicabtagene ciloleucel的基礎, Yescarta™，適用於某些淋巴瘤患者。

Kochenderfer博士說，迄今為止，淋巴瘤的結果“已經取得了令人難以置信的成功，而且CAR T細胞幾乎可以肯定地成為幾種類型淋巴瘤的常用療法。”CAR T細胞療法的迅速發展和增長，甚至超出了那些早期相信其潛力的人們的期望。

潛在副作用之應對

像所有癌症療法一樣，CAR T細胞療法可引起多種令人擔憂的，有時甚至是致命的副作用。最常見的一種是細胞因子釋放綜合徵（cytokine release syndrome , CRS）。作為其免疫相關職責的一部分，T細胞釋放細胞因子，化學信號，有助於刺激和調控免疫反應。就CRS而言，細胞因子迅速大量釋放到血液中，這可能導致危險的高燒和血壓急劇下降。

具有諷刺意味的是，CRS被認為是CAR T細胞療法的“靶標”效應-也就是說，它的存在表明活性T細胞在體內起作用。通常，在接受CAR T細胞治療之前，患有最廣泛疾病的患者更容易遭受嚴重的CRS。

在許多兒童和成人患者中，都可以使用包括類固醇在內的標準支持療法來治療CRS。隨著研究人員在CAR T細胞療法方面獲得更多經驗，他們已經學會瞭如何更好地管理更嚴重的CRS病例。

幾年前，例如，研究人員發現患者出現嚴重的CRS都具有特別高水平的IL-6，IL-6是由T細胞和巨噬細胞對發炎反應所分泌出的細胞因子。因此，他們轉向了被批准用於治療炎症性疾病（如青少年關節炎）的療法，包括可阻斷IL-6活性的藥物tocilizumab（Actemra®）。使用Actemra®這種阻斷IL-6 活性的治療方式以成為治療嚴重CRS的標準療法。

CAR T細胞療法的另一個潛在副作用（脫靶效應）是B細胞大量死亡，稱為B細胞發育不全。CD19也在正常的B細胞上表達，負責產生殺死病原體的抗體。這些正常的B細胞也經常被輸入的CAR T細胞殺死。為了避免脫靶效應造成的負面衝擊，許多患者必須接受免疫球蛋白治療，這為他們提供了抵抗感染的必要抗體。

最近，在一些正在進行的大型試驗中發現了另一個嚴重且可能致命的副作用，即腦腫脹或腦水腫。實際上，有一家公司停止了CAR T細胞療法的進一步開發就是因為在臨床試驗中的患者在進行治療後引起了腦水腫死亡。在大多數CAR T細胞療法試驗中，還發現了其他所謂的神經毒性，例如精神錯亂或類癲癇發作。但是，幾乎所有患者的問題都是短暫且可逆的。

CAR T細胞的新靶抗原

CAR T細胞的研究正在迅速進行，主要是在患有血液癌的患者中，也包括在實體瘤患者中。例如，隨著生物製藥行業越來越多地涉足該領域，測試CAR T細胞的臨床試驗數量已從5年前的極少數擴展到180多個，並且還在不斷增加。迄今為止進行的大多數試驗都使用了靶向CD19的CAR T細胞。但這正在迅速改變，部分是出於必要。

例如，某些ALL患者對CD19靶向治療無反應。弗萊博士說，即使在那些完全反應的患者中，三分之一的人會在一年內看到他們的疾病復發。這些疾病的許多複發都與不再表達CD19的ALL細胞有關，這種現象稱為抗原喪失 (Antigen loss)。

因此，在患有晚期ALL的兒童和年輕人中，NCI的研究人員正在測試靶向CD22蛋白的CAR T細胞，而CD22蛋白通常也被ALL細胞過度表達。在針對CD22的CAR T細胞的首次試驗中，大多數接受治療的患者均獲得了完全緩解，包括那些最初對CD19靶向治療產生了完全反應後癌症又在復發惡化的患者。

一種提高耐用性並可能至少阻止所有抗原喪失的潛在方法（如果不能完全阻止它的話）是同時攻擊多種抗原。例如，幾個研究小組正在早期臨床試驗中測試針對CD19和CD22的T細胞。研究人員還測試了同時靶向白血病細胞上常見的另一種抗原CD19和CD123的CAR T細胞。早期在動物模型中的研究表明，這種雙重靶向可以防止抗原喪失。

CAR T細胞療法的抗原靶標也已在其他血液癌中被確定，包括多發性骨髓瘤。作為與Kite合作的一部分，NCI的Kochenderfer博士及其同事開發了針對BCMA蛋白的CAR T細胞，該蛋白幾乎存在於所有骨髓瘤細胞中。

在針對晚期多發性骨髓瘤患者的針對BCMA的CAR T細胞的早期  臨床試驗中，超過一半的患者對治療產生了完全的反應。Kite現在已經啟動了一項試驗，以在更大範圍的患者中測試針對BCMA的T細胞。

將CAR T細胞療法應用在實體瘤治療是否可行？

有人懷疑CAR T細胞在實體瘤中會取得同樣的成功。Rosenberg博士認為，找到合適的抗原靶向實體瘤一直是一項重大挑戰，在大多數情況下可能很難做到。他說：“在實體瘤表面鑑定獨特抗原的努力基本上沒有成功。”研究人員估計，絕大部分的腫瘤抗原都位於腫瘤細胞內部，而CAR卻無法與CAR接觸，而CAR只能與細胞表面的抗原結合。

結果，正如在黑色素瘤中已經顯示的那樣，Rosenberg博士說，他相信其他形式的ACT可能更適合於實體瘤。但這並不意味著研究人員並未嘗試使用CAR T細胞。

例如，研究人員正在針對靶向蛋白質間皮素(protein mesothelin)的CAR T細胞進行試驗，該蛋白質在某些最致命的癌症（包括胰腺癌和肺癌）中的腫瘤細胞上過表達，而EGFRvIII蛋白質則存在於幾乎所有腫瘤細胞中侵襲性腦癌膠質母細胞瘤的患者，然而，這些試驗的早期報導並未報告與血液癌相同的成功。實體瘤的另一個主要障礙是圍繞在它們周圍的微環境成分共同抑制了免疫反應。因此，要成功地對抗實體瘤，可能需要一個“超級T細胞”，該細胞經過改造可以克服許多晚期實體瘤的免疫抑制環境。

CAR T細胞療法的演變

許多CAR T細胞的其他改進或重新配置正在測試中，一種方法是開發CAR T細胞療法，該療法使用的不是從患者那里而是從健康供體那裡收集的免疫細胞。這個想法是創建所謂的現成的CAR T細胞療法，這些療法可以立即使用，而不必為每個患者單獨生產。

實際上，法國的Cellectis公司已經在美國啟動了針對CD19靶向的CAR T細胞成品的I期試驗，該產品用於晚期急性髓細胞白血病。該公司的產品（使用稱為TALEN的基因編輯技術製造）已經在歐洲進行了測試，包括在兩名患有ALL的嬰兒中用盡了其他所有治療方法。在這兩種情況下，治療都是有效的。

許多其他方法正在研究中。例如，研究人員正在使用奈米技術在體內創建CAR T細胞，利用“關閉開關”開發CAR T細胞作為預防或限制CRS等副作用的手段，並將基因編輯技術  CRISPR / Cas9用於精確改造T細胞。

參考資料: CAR T Cells: Engineering Patients’ Immune Cells to Treat Their Cancers was originally published by the National Cancer Institute