CAR-T疗法、TCR-T疗法研发格局

CAR-T疗法、TCR-T疗法研发格局⽂文章⽬目录：⼀一、T细胞疗法发展历史⼆二、TCR-T疗法简介三、CAR-T疗法简介四、CAR-T疗法的毒性控制五、T细胞疗法的未来六、T细胞疗法研发企业七、⼩小编总结T细胞疗法发展历史近年年来，T细胞介导的免疫疗法越来越受欢迎，免疫检点抑制剂和CAR-T疗法更更是让⼤大药企以及资本趋之若鹜。根据clinical.gov的数据，截⾄至发稿⽇日，全球范围内进⾏行行的CAR-T疗法临床研究达到282项。本⽂文主要参考CAR-T疗法⼤大⽜牛“六爷”（CarlHJune）的⽂文章，梳理理T细胞疗法的历史、现状，同时梳理理产业界的竞争格局。原创2017-01-09Armstrong⽣生物制药⼩小编昀早成功应⽤用的癌症过继细胞疗法是在1956年年，E.DonnallThomas教授利利⽤用双胞胎间的⻣骨髓移植来治疗⽩白⾎血病，避免了了移植物抗宿主反应（GVHD），为此与约瑟夫·默⾥里里⼀一起获得1990年年的诺⻉贝尔⽣生理理学或医学奖。不不同宿主间的⻣骨髓移植，⼜又经过了了⼗十⼏几年年的探索，组织相容性抗原配型的研究发现，使得不不相关个体间的⻣骨髓移植成为可能，并于1979年年在⻄西雅图成功实现了了不不相关个体间的⻣骨髓移植。直到今天，⻣骨髓移植仍然是许多类型⽩白⾎血病的主要疗法。但⻣骨髓移植不不仅价格⾼高昂，⽽而且仍然有很⼤大⻛风险发⽣生GVHD，很多时候甚⾄至是致命的。▲E.DonnallThomas教授2002年年，美国国家癌症研究所（NCI）的StevenRosenberg教授从癌症患者的肿瘤组织中提取了了肿瘤浸润性淋淋巴细胞（TIL），体外扩充培养后回输到患者体内，治疗转移性⿊黑⾊色素瘤。TIL疗法有很多限制：不不是所有患者的肿瘤组织都会产⽣生淋淋巴细胞，提取的淋淋巴细胞不不⼀一定有抗肿瘤活性，即便便有抗肿瘤活性患者也不不⼀一定能等待8周的时间以扩充培养这些淋淋巴细胞。因此，尽管有⾼高达50%的治疗响应率，TIL疗法没能获得更更⼴广泛的应⽤用。▲StevenRosenberg教授这些限制促使研究⼈人员寻求具有更更⼴广泛意义的T细胞。TIL疗法前后治疗数百例例⿊黑⾊色素瘤患者的过程中，研究⼈人员发现不不同患者的TIL同样可以识别⼀一些肿瘤细胞⾼高表达抗原如MART-1、gp100等。基于这些发现，针对这些特定抗原的T细胞将具有潜在的治疗效果。这些尝试，将T细胞疗法推向靶向时代和重组改造时代。TCR-T疗法StevenRosenberg研究组选取了了⼀一个⿊黑⾊色素瘤患者的2个TIL细胞克隆隆DMF4、DMF5。这两种细胞系都对MART-1/HLAA*02(A2)有亲和⼒力力。患者的外周⾎血T细胞被收集起来，并通过反转录病毒导⼊入DMF4的TCR基因。这种⽅方法避免了了TIL复杂的分离过程，初步临床试验结果在2006年年发表，12个⿊黑⾊色素瘤患者中有2位患者有治疗响应。尽管响应率远低于TIL疗法，但初次证实了了基因改造的T细胞具有治疗效果。TCR亲和⼒力力TCR的亲和⼒力力是否是⼀一个重要因素呢？由于DMF4的TCR对于MART-1的亲和⼒力力⽐比较低，⾼高亲和⼒力力的DMF5-TCR进⾏行行了了⼜又⼀一项临床试验。治疗响应率达到30%（6/20），当然由于患者数少，也不不能明确说亲和⼒力力⾼高的TCR⼀一定有更更好的疗效。同时要注意，DMF5-TCR的毒性更更⼤大，出现了了视⼒力力、听⼒力力、⽪皮肤毒性。与这些部位正常组织表达的MART-1相关。适应症拓拓展继MART-1靶点的TCR-T疗法后，针对其他适应症的CEA、NY-ESO-1、MAGE靶点的TCR-T疗法陆续进⼊入临床研究。Robbins等⼈人开发的靶向NY-ESO-1的TCR-T疗法先后⽤用于转移性⿊黑⾊色素瘤和滑液细胞瘤。治疗响应率分别为55%（11/20）和61%（11/18）。在宾⼤大，“六爷”（CarlHJune）研究组开发的靶向NY-ESO-1的TCR-T疗法⽤用于多发性⻣骨髓瘤，治疗响应率达到80%（16/20）。截⽌止到2016年年末，TCR-T疗法已经陆续被应⽤用于多种适应症的临床研究：包括是到期、⿊黑⾊色素瘤、膀胱癌、肺癌、滑液细胞瘤等。这些正在进⾏行行的临床试验统计如下表。精细的平衡NCI进⾏行行的靶向CEA的TCR-T疗法临床研究，3个病⼈人有1例例治疗响应，但3⼈人都出现了了严重的炎症反应-⼤大肠炎。可能是由于⼤大肠正常组织也表达CEA。靶向MAGE的TCR-T疗法则有3项已完成的临床研究，如表⼀一所示。NCI进⾏行行的靶向MAGE-A3的临床研究，有3位患者出现精神状态改变，其中2⼈人陷⼊入昏迷昀终死亡。尽管这项研究中TCR是通过响应MAGE-A3呈递得到的，但已知MAGE-A9与MAGE-A12也有交叉反应活性。死后病理理检查显示脑部⼤大量量T细胞浸润，同时证实脑部正常组织表达MAGE-A12，所以这个副作⽤用很可能与此相关。超⽣生理理状态TCR亲和⼒力力的⻛风险宾⼤大进⾏行行⼀一项靶向MAGE-A3的TCR-T疗法，⽤用于治疗2例例多发性⻣骨髓瘤和1例例⿊黑⾊色素瘤。TCR经过筛选，提⾼高了了亲和⼒力力。开始接受治疗的2例例患者出现了了⼼心源性的休克并死亡。病理理结果发现T细胞⼤大量量浸润导致⼼心肌死亡坏死，⽽而⼼心脏组织是不不表达MAGE-A3的。随后通过⼼心肌细胞培养发现存在与MAGE-A3TCR的交叉反应。进⼀一步研究发现罪魁祸⾸首是肌联蛋⽩白-Titin，其产⽣生了了类似于MAGE-A3的多肽。这个案例例提醒我们，TCR亲和⼒力力提⾼高存在脱靶的⻛风险，TCR-T疗法的应⽤用要更更加⼩小⼼心。⾮非⾃自身抗原除了了⾃自身抗原，也有研究⼈人员开始尝试将TCR-T疗法⽤用于外源抗原，如HPV的病毒抗原等。CAR-T疗法TCR-T疗法展示了了⼀一定的治疗潜⼒力力，但仍有诸多限制，如组织相容性抗原配型、抗原需要呈递到细胞表⾯面等。CAR-T疗法的出现⼤大⼤大拓拓展了了T细胞疗法的应⽤用范围。三代CAR的发展CAR-T疗法的概念昀早来⾃自于ZeligEshhar教授（以⾊色列列⼈人，德国洪堡⼤大学教授）。▲ZeligEshhar教授ZeligEshhar提出将抗体的轻重链连接到T细胞表⾯面TCR的恒定区上，随后⼜又将scFv替换轻重链，避免了了多次重复的转基因。这就是第⼀一代CAR-T疗法，随后陆续应⽤用到临床上。然⽽而这些早期的临床研究没有获得理理想的效果，响应率不不佳，⽽而且在靶向CAIX的CAR-T疗法中，出现了了胆源性毒性的副作⽤用，意味着CAR-T存在作⽤用于正常组织中靶标引起毒性的⻛风险。CAR-T疗法的第⼀一个积极临床结果于2008年年公布，位于休斯敦的Baylor医学院的MalcolmBrenner研究组，靶向GD2的CAR-T疗法，尽管24⼩小时⾎血液中CAR-T细胞含量量不不⾜足0.1%，仍使得11名⼉儿科成神经细胞瘤患者中的3⼈人完全缓解。随之⽽而来的⼀一个主要问题是如何保持CAR-T细胞的⻓长期存活。⼆二代CAR-T引⼊入了了共刺刺激信号4-1BB或CD28，前者通过上调Bcl-xL延⻓长T细胞的存活期，后者可以增强T细胞响应的效价。三代CAR-T引⼊入2个以上的共刺刺激信号。第⼀一个三代CAR-T的临床研究为靶向HER2的CAR-T疗法，适应症为转移性⿊黑⾊色素瘤（表⼆二）。HER2靶点在单抗领域已经成功应⽤用多年年，赫赛汀成功治疗超过40万名⼥女女性乳腺癌患者，表现出很⼩小的毒性。基于这些经验，NCI选择将靶向HER2的scFv应⽤用到CAR-T疗法上，⽤用于治疗HER2+⿊黑⾊色素瘤。⾸首例例患者接受了了⾼高浓度的CAR-T细胞：1*1011个细胞。患者接受治疗后，⼏几分钟后就表现极为痛苦，很快陷⼊入昏迷，X光显示严重的费浸润。医⽣生给予⾼高剂量量激素敢于，患者仍在5天后死亡。随后发现患者全身遍在CAR-T细胞，肺部昀为严重。进⼀一步分析肺部上⽪皮细胞表达HER2，可能是导致肺部T细胞浸润引发死亡的主要原因。CD19：成功的故事HER2CAR-T致患者死亡的案例例对于CAR-T靶点选择产⽣生了了巨⼤大的影响。CAR-T的靶标选择更更加谨慎，科学家希望找到只在肿瘤细胞表达的靶标。这些尝试给了了CD19、CD20发挥作⽤用的机会，这是B细胞的两种分化抗原。第⼀一个被尝试的是CD20，不不过没有表现出明显的疗效，紧接着就是CD19的登场，CAR-T的光芒注定开始闪耀了了。2007、2008、2009年年，MichelSadelain（Baylor）、CarlHJune（宾⼤大）和StevenRosenberg（NCI）研究组分别报道了了CD19CAR-T的临床前研究结果。2010年年，StevenRosenberg研究组的JamesKochenderfer发表了了CD19CAR-T初步临床研究的结果，这项研究是基于CD28共刺刺激信号的⼆二代CAR-T疗法，⽤用于治疗晚期滤泡淋淋巴瘤（FL）。这项研究昀后由8名患者参与，6名患者出现缓解。5名患者接受治疗后CAR-T在PBMC中含量量超过1%，10天后达到峰值，⼀一个⽉月后含量量回落到0.01%以下。▲MichelSadelain教授2011年年，宾⼤大的CarlHJune教授发表了了⼀一例例基于4-1BB共刺刺激信号、靶向CD19的⼆二代CAR-T治疗案例例，适应症为慢性粒细胞性⽩白⾎血病（CLL）。患者完全缓解，同时由于细胞因⼦子⻛风暴暴有发热症状。CAR-T的疗效持续达8周之久，有趣的是，患者接受的CAR-T细胞只有1.42*107个，⽐比之前常⽤用的剂量量（109~1011）低了了2-3个数量量级。▲CarlHJune教授同样在2011年年，RenierBrentjens和MichelSadelain（Baylor）发表了了基于CD28共刺刺激信号、靶向CD19的⼆二代CAR-T疗法，患者包括慢性粒细胞性⽩白⾎血病（CLL）和急性粒细胞性⽩白⾎血病（ALL），治疗剂量量是107个/kg体重。⼤大部分患者在接受治疗24h内出现发热，多数是暂时性的，只有1位患者持续发热昀终死亡。死亡原因不不明，但可能与之前已存在的脓毒症有关。1例例CLL患者出现缓解，疗效维持6个⽉月；1例例ALL患者出现缓解，但后来进⾏行行了了⻣骨髓移植治疗排除出试验。值得注意的是，接受治疗2周后，⾎血液中都检测不不到CAR-T细胞存在。看到CAR-T的成功，更更⼤大规模的临床试验在FL、CLL、ALL及其他B细胞相关的恶性肿瘤患者中开展。这其中尤其值得注意的是多发性⻣骨髓瘤的成功研究。尽管多发性⻣骨髓瘤（MM）被认为是⼀一种B细胞疾病，但通常认为这是⼀一种完全分化的、CD19阴性的B细胞疾病。2015年年，CarlHJune教授研究组的AlfredGarfall和EdwardStadtmauer发表了了1例例多发性⻣骨髓瘤患者接受基于4-1BB共刺刺激信号、靶向CD19的CAR-T治疗的案例例。这名患者是以为43岁的⼥女女⼠士，经过9种化疗治疗和⼲干细胞移植治疗，接受CAR-T治疗的时候，她的⻣骨髓95%MM，99.95%的B细胞是CD19阴性的。CAR-T治疗剂量量是5*107个，100天后⻣骨髓中肿瘤细胞完全消失。科学家猜想可能0.05%的CD19阳性B细胞具有⼲干细胞性质，是肿瘤细胞⾃自我更更新的基础。因此靶向CD19的CAR-T疗法可以治疗多发性⻣骨髓瘤。CD19之外的⾎血液肿瘤靶点尽管CD19CAR-T已经表现了了颠覆性的进展，仍有⼀一些患者出现CD19靶标丢失以及治疗后复发，因此仍有必要寻找新的⾎血液肿瘤靶点。靶向CD138、BCMA治疗⻣骨髓瘤，靶向CD33、CD123治疗急性粒细胞性⽩白⾎血病（AML）的CAR-T疗法处在临床研究阶段。双刃剑活化的T细胞会产⽣生⼤大量量的细胞因⼦子：⼲干扰素α、⼲干扰素γ、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8等。这些细胞因⼦子会引起各种身体反应：发热、低⾎血压、募集和激活更更多免疫细胞导致