CAR-T療法之改善的道路
上一期，我們對CAR-T療法已經(jīng)有了一些初步的認識。因其在腫瘤免疫治療中的巨大潛力，成為了備受世人矚目的一顆新星。所有的成功并非一蹴而就，CAR-T亦是如此，那么它是如何一步步從不知名的小人物蛻變成家喻戶曉的大明星呢，今天就帶大家看看CAR-T這幾代的成長之路。
與其他許多新興的腫瘤治療方式一樣，CAR-T的問世并非一帆風順，公眾質疑聲一直存在，如實效性、持續(xù)性、安全性、通用性等問題，加重了人們對CAR-T療法發(fā)展和轉化應用的顧慮。然而令人欣慰的是，經(jīng)過幾十年來的發(fā)展和改進，CAR-T療法也經(jīng)歷了一條不斷完善、成熟、優(yōu)化、提高的發(fā)展之路。
從技術和功能特點的角度，CAR-T至今已經(jīng)發(fā)展出了五個技術代系
那CAR-T是如何發(fā)展到第五代，各自的技術特點以及臨床前或臨床應用怎樣呢，本期欄目就給大家來細細道來。
I代CAR-T雛形：ScFv - 鉸鏈區(qū)- 跨膜區(qū) - CD3z融合表達的結構
出現(xiàn)時間：1989年，美國科學院院刊(PNAS)報道了第一代CAR-T療法
結構：通過基因修飾使T細胞表達特異性腫瘤細胞表面抗原的分子單鏈抗體，結合一胞外鉸鏈區(qū)和跨膜區(qū)以及胞內的T細胞激活受體CD3z鏈，靶向B細胞惡性腫瘤的CD19和CD20蛋白分子。
特點：效用低，易耗竭
臨床應用：第一代CAR很快就被投入臨床試驗，但是雖能看到一些特異性的細胞毒性，但2006年對其進行臨床試驗總結的時卻發(fā)現(xiàn)療效差強人意。究其原因在于第一代CAR-T細胞在病人體內很快就會耗竭，其持久性（persistence）很差，以至于CAR-T細胞還沒有來得及接觸到大量的腫瘤細胞時就已凋亡。
II代：加入T細胞活化和生存必需的共刺激信號分子
出現(xiàn)時間：1998年，面對第一代CAR-T的缺陷，第二代CAR-T 技術應運而生
改進結構：將T細胞活化和生存必需的共刺激信號分子CD137（或CD28、ICOS、OX-40）組裝進CAR，提升CAR-T細胞在體內的擴增能力和存活能力。
特點：效果顯著，發(fā)展成熟
臨床應用：率先在小鼠B淋巴細胞性白血病模型中取得成功，并在隨后的臨床試驗中其表現(xiàn)也超出了預期效果，對于復發(fā)或難治性急性B淋巴細胞白血�。╮/r-ALL）患者的緩解率高達90%以上�；谄滹@著的腫瘤殺傷效果，目前開展的臨床試驗多是第二代CAR-T。
最值得一提就是獲FDA專家一致推薦批準上市的諾華主打的 CAR-T 藥物 CTL019，就屬于二代 CAR-T 的范疇，胞內信號區(qū)共刺激信號為CD137（即4-1BB）。
此外，Juno Therapeutics 研發(fā)的JCAR014，JCAR015，JCAR017 產(chǎn)品， Kite Pharma研發(fā)的KTE-C19以及Bluebird/Celgene研發(fā)的CART19等產(chǎn)品均屬于第二代CAR-T。
III代CAR-T：兩條腿走路，反倒崴了腳
既然整合了共刺激信號后能夠顯著提高CAR-T的治療效果，而T細胞擁有數(shù)量眾多的共刺激信號分子，那么將這些共刺激信號分子共同整合進CAR分子結構中，治療效果不就相對于二代CAR-T更為理想了嗎？這一想法從多方面來看似乎就是個非常不錯的idea由此第三代CAR也就隨即問世了。
改進結構：通用的做法是在第二代CAR的基礎上再增加一個共刺激信號分子，比如將CD28-CD137（4-1BB）分子同時組裝進CAR里面。早前報道的Uppsala University 研發(fā)的靶向CD19分子的CART19 (NCT02132624)即屬于第三代CAR，胞內信號區(qū)共刺激信號也為CD28-CD137。
特點：然而，存在很大缺陷，細胞迅速耗竭，復發(fā)率較高
有研究表明，CD28與4-1BB相比存在重大缺陷：CD28的特點是刺激CAR-T細胞在體內迅速擴增（細胞因子風暴風險大大提高），但同時也使得細胞迅速耗竭，復發(fā)率較高�？傮w來說，共同整合有CD28分子的三代CAR-T療效并不比二代CAR-T優(yōu)良，甚至在有些時候會造成災難性的后果（這就尷尬了，囧~~）。
臨床應用： JUNO以CD28為共刺激結構域的CAR-T產(chǎn)品（CD28zCAR）JCAR015在臨床試驗中很不順利，先后發(fā)生5起死亡事件。2017年3月，Juno宣布放棄JCAR015，轉而重點發(fā)展同樣為CD19靶點、以4-1BB為共刺激結構域的CAR-T產(chǎn)品（4-1BBzCAR）JCAR017及JCAR014。
JUNO的教訓令各大CAR-T研發(fā)機構驚魂未定，心有余悸，使得三代CAR-T在人們的失望中悄然謝幕，即使仍有部分研究，但CAR-T的主力軍大旗已經(jīng)毫無懸念地轉到了二代CAR-T之手。三代CAR-T就這樣剎羽而歸，不過即便如此也并不能澆滅人們對于CAR-T療法的信心，CAR-T技術的研發(fā)和改進仍然在路上。
IV代CAR-T：調節(jié)基因，性能升級
改進結構：在第二/第三代CAR-T 的基礎上共表達一些關鍵的細胞因子或共刺激配體，可以顯著提升T細胞擴增活性和壽命。該類CAR-T技術也被稱為“TRUCK”。
特點：最新進展中，第四代CAR-T表現(xiàn)出了克服實體瘤免疫抑制微環(huán)境的能力，有望成為實體腫瘤治療中的重要手段。
以IL-12為例，這一細胞因子被譽為T淋巴細胞的第三信號分子，可見其對T細胞功能的重要性。系統(tǒng)注射IL-12會引起嚴重的炎癥副反應，但是通過共表達IL-12的第四代CAR-T細胞來實現(xiàn)局部表達后，可以在腫瘤病灶處招募NK細胞，或者直接逆轉被耗竭的腫瘤浸潤性T淋巴細胞，從而有效克服腫瘤免疫抑制微環(huán)境。還有一些研究發(fā)現(xiàn)，在CAR-T細胞中共表達某些趨化因子，也可以增強CAR-T細胞的歸巢能力。
此外，其它具備重要免疫調節(jié)能力的細胞因子也正在被人們嘗試著在CAR-T細胞中共表達，如IL-7、IL18、IL-21，IL15等，我們將在后續(xù)欄目中跟大家詳細介紹這幾個重要細胞因子及其與CAR-T研究的進展，敬請關注~
當然，細胞因子風暴本來就是CAR-T治療過程中的關鍵副作用之一，整合細胞因子共表達似乎是在“火上澆油”，而研究人員也注意到了這一點，在另外一些臨床研究中，科學家們正在嘗試設置“分子開關或基因開關”機制，試圖控制CAR-T在體內的功效，必要時中止細胞因子釋放，避免對機體的傷害。
整合細胞因子表達實現(xiàn)了CAR-T細胞在腫瘤殺傷功能與微環(huán)境調節(jié)方面的升級換代，其臨床效果、適用性、安全性、穩(wěn)定性如何，相信未來會有不少臨床前和臨床數(shù)據(jù)來回應業(yè)內關切，我們拭目以待！
V
代CAR-T：通用型，閃亮新星
改進思路：盡管CAR-T細胞療法擁有多種優(yōu)勢，但其高度個性化的特質使其不便于cGMP生產(chǎn)管理和進行大規(guī)模即時應用，且治療成本高昂，因此，開發(fā)通用型的CAR-T細胞療法以彌補上述不足，正逐漸成為CAR-T細胞治療領域的必然趨勢之一。
改進結構：通用型的CAR-T本質上是一種同種異體CAR-T細胞療法，利用基因編輯技術，不需要依據(jù)患者進行相應修飾，而是直接將來源于非患者(non-patient) 供體的T細胞進行工程化，用于多個患者的治療。簡單來說，就是從健康捐獻者身上獲得T細胞后將T細胞的HLA基因及TCR基因敲除，避免宿主對輸注CAR-T細胞的免疫排斥（或移植物抗宿主�。瑥亩a(chǎn)出通用的T細胞產(chǎn)品，此類產(chǎn)品理論上可用于多個患者的臨床治療。
臨床應用： 近期，通用型CAR-T細胞療法也給我們帶來了一個又一個驚喜。2月7日，Cellectis公司宣布其通用型CAR-T療法UCART123獲得了美國FDA的IND（Investigational New Drug)批準，成為第一款獲美國FDA批準進入臨床試驗的此類產(chǎn)品。3月10日，施維雅（Servier）、輝瑞（Pfizer）和Cellectis公司聯(lián)合宣布，美國FDA批準了通用型CAR-T療法UCART19 IND資格，可在美國進入臨床發(fā)展，用于治療復發(fā)/難治性急性淋巴細胞白血病適應癥。
對第五代通用型CAR-T療法在臨床上的治療效果，我們也在持續(xù)關注和期待中！ 同時，我們也希望在世界各國研究人員的共同努力下，CAR-T細胞療法未來能取得更好更快的發(fā)展，讓越來越優(yōu)質的CAR-T療法盡快問世，造福廣大患者！
本期欄目到此就先告一段落啦，要了解更多CAR-T最新資訊和“知識干貨”，別忘了繼續(xù)關注我們哦，下期再見！
參考資料：
1. Ruella M, June C H. Chimeric antigen receptor T cells for B cell neoplasms: choose the right CAR for you[J]. Current hematologic malignancy reports, 2016, 11(5): 368-384.
2. Engineered T cells: the promise and challenges of cancer immunotherapy. Nature Reviews, SEPTEMBER 2016, VOLUME 16
3. The Basic Principles of Chimeric Antigen Receptor Design. CANCER DISCOVERY, 389,2013
4. Making Better Chimeric Antigen Receptors for Adoptive T-cell Therapy. Clinical Cancer Research.2017
5. Therapeutic T cell engineering. 25 may 2017(545), Nature Review.2017
與其他許多新興的腫瘤治療方式一樣，CAR-T的問世并非一帆風順，公眾質疑聲一直存在，如實效性、持續(xù)性、安全性、通用性等問題，加重了人們對CAR-T療法發(fā)展和轉化應用的顧慮。然而令人欣慰的是，經(jīng)過幾十年來的發(fā)展和改進，CAR-T療法也經(jīng)歷了一條不斷完善、成熟、優(yōu)化、提高的發(fā)展之路。
從技術和功能特點的角度，CAR-T至今已經(jīng)發(fā)展出了五個技術代系
那CAR-T是如何發(fā)展到第五代，各自的技術特點以及臨床前或臨床應用怎樣呢，本期欄目就給大家來細細道來。
I代CAR-T雛形：ScFv - 鉸鏈區(qū)- 跨膜區(qū) - CD3z融合表達的結構
出現(xiàn)時間：1989年，美國科學院院刊(PNAS)報道了第一代CAR-T療法
結構：通過基因修飾使T細胞表達特異性腫瘤細胞表面抗原的分子單鏈抗體，結合一胞外鉸鏈區(qū)和跨膜區(qū)以及胞內的T細胞激活受體CD3z鏈，靶向B細胞惡性腫瘤的CD19和CD20蛋白分子。
特點：效用低，易耗竭
臨床應用：第一代CAR很快就被投入臨床試驗，但是雖能看到一些特異性的細胞毒性，但2006年對其進行臨床試驗總結的時卻發(fā)現(xiàn)療效差強人意。究其原因在于第一代CAR-T細胞在病人體內很快就會耗竭，其持久性（persistence）很差，以至于CAR-T細胞還沒有來得及接觸到大量的腫瘤細胞時就已凋亡。
II代：加入T細胞活化和生存必需的共刺激信號分子
出現(xiàn)時間：1998年，面對第一代CAR-T的缺陷，第二代CAR-T 技術應運而生
改進結構：將T細胞活化和生存必需的共刺激信號分子CD137（或CD28、ICOS、OX-40）組裝進CAR，提升CAR-T細胞在體內的擴增能力和存活能力。
特點：效果顯著，發(fā)展成熟
臨床應用：率先在小鼠B淋巴細胞性白血病模型中取得成功，并在隨后的臨床試驗中其表現(xiàn)也超出了預期效果，對于復發(fā)或難治性急性B淋巴細胞白血�。╮/r-ALL）患者的緩解率高達90%以上�；谄滹@著的腫瘤殺傷效果，目前開展的臨床試驗多是第二代CAR-T。
最值得一提就是獲FDA專家一致推薦批準上市的諾華主打的 CAR-T 藥物 CTL019，就屬于二代 CAR-T 的范疇，胞內信號區(qū)共刺激信號為CD137（即4-1BB）。
此外，Juno Therapeutics 研發(fā)的JCAR014，JCAR015，JCAR017 產(chǎn)品， Kite Pharma研發(fā)的KTE-C19以及Bluebird/Celgene研發(fā)的CART19等產(chǎn)品均屬于第二代CAR-T。
III代CAR-T：兩條腿走路，反倒崴了腳
既然整合了共刺激信號后能夠顯著提高CAR-T的治療效果，而T細胞擁有數(shù)量眾多的共刺激信號分子，那么將這些共刺激信號分子共同整合進CAR分子結構中，治療效果不就相對于二代CAR-T更為理想了嗎？這一想法從多方面來看似乎就是個非常不錯的idea由此第三代CAR也就隨即問世了。
改進結構：通用的做法是在第二代CAR的基礎上再增加一個共刺激信號分子，比如將CD28-CD137（4-1BB）分子同時組裝進CAR里面。早前報道的Uppsala University 研發(fā)的靶向CD19分子的CART19 (NCT02132624)即屬于第三代CAR，胞內信號區(qū)共刺激信號也為CD28-CD137。
特點：然而，存在很大缺陷，細胞迅速耗竭，復發(fā)率較高
有研究表明，CD28與4-1BB相比存在重大缺陷：CD28的特點是刺激CAR-T細胞在體內迅速擴增（細胞因子風暴風險大大提高），但同時也使得細胞迅速耗竭，復發(fā)率較高�？傮w來說，共同整合有CD28分子的三代CAR-T療效并不比二代CAR-T優(yōu)良，甚至在有些時候會造成災難性的后果（這就尷尬了，囧~~）。
臨床應用： JUNO以CD28為共刺激結構域的CAR-T產(chǎn)品（CD28zCAR）JCAR015在臨床試驗中很不順利，先后發(fā)生5起死亡事件。2017年3月，Juno宣布放棄JCAR015，轉而重點發(fā)展同樣為CD19靶點、以4-1BB為共刺激結構域的CAR-T產(chǎn)品（4-1BBzCAR）JCAR017及JCAR014。
JUNO的教訓令各大CAR-T研發(fā)機構驚魂未定，心有余悸，使得三代CAR-T在人們的失望中悄然謝幕，即使仍有部分研究，但CAR-T的主力軍大旗已經(jīng)毫無懸念地轉到了二代CAR-T之手。三代CAR-T就這樣剎羽而歸，不過即便如此也并不能澆滅人們對于CAR-T療法的信心，CAR-T技術的研發(fā)和改進仍然在路上。
IV代CAR-T：調節(jié)基因，性能升級
改進結構：在第二/第三代CAR-T 的基礎上共表達一些關鍵的細胞因子或共刺激配體，可以顯著提升T細胞擴增活性和壽命。該類CAR-T技術也被稱為“TRUCK”。
特點：最新進展中，第四代CAR-T表現(xiàn)出了克服實體瘤免疫抑制微環(huán)境的能力，有望成為實體腫瘤治療中的重要手段。
以IL-12為例，這一細胞因子被譽為T淋巴細胞的第三信號分子，可見其對T細胞功能的重要性。系統(tǒng)注射IL-12會引起嚴重的炎癥副反應，但是通過共表達IL-12的第四代CAR-T細胞來實現(xiàn)局部表達后，可以在腫瘤病灶處招募NK細胞，或者直接逆轉被耗竭的腫瘤浸潤性T淋巴細胞，從而有效克服腫瘤免疫抑制微環(huán)境。還有一些研究發(fā)現(xiàn)，在CAR-T細胞中共表達某些趨化因子，也可以增強CAR-T細胞的歸巢能力。
此外，其它具備重要免疫調節(jié)能力的細胞因子也正在被人們嘗試著在CAR-T細胞中共表達，如IL-7、IL18、IL-21，IL15等，我們將在后續(xù)欄目中跟大家詳細介紹這幾個重要細胞因子及其與CAR-T研究的進展，敬請關注~
當然，細胞因子風暴本來就是CAR-T治療過程中的關鍵副作用之一，整合細胞因子共表達似乎是在“火上澆油”，而研究人員也注意到了這一點，在另外一些臨床研究中，科學家們正在嘗試設置“分子開關或基因開關”機制，試圖控制CAR-T在體內的功效，必要時中止細胞因子釋放，避免對機體的傷害。
整合細胞因子表達實現(xiàn)了CAR-T細胞在腫瘤殺傷功能與微環(huán)境調節(jié)方面的升級換代，其臨床效果、適用性、安全性、穩(wěn)定性如何，相信未來會有不少臨床前和臨床數(shù)據(jù)來回應業(yè)內關切，我們拭目以待！
V
代CAR-T：通用型，閃亮新星
改進思路：盡管CAR-T細胞療法擁有多種優(yōu)勢，但其高度個性化的特質使其不便于cGMP生產(chǎn)管理和進行大規(guī)模即時應用，且治療成本高昂，因此，開發(fā)通用型的CAR-T細胞療法以彌補上述不足，正逐漸成為CAR-T細胞治療領域的必然趨勢之一。
改進結構：通用型的CAR-T本質上是一種同種異體CAR-T細胞療法，利用基因編輯技術，不需要依據(jù)患者進行相應修飾，而是直接將來源于非患者(non-patient) 供體的T細胞進行工程化，用于多個患者的治療。簡單來說，就是從健康捐獻者身上獲得T細胞后將T細胞的HLA基因及TCR基因敲除，避免宿主對輸注CAR-T細胞的免疫排斥（或移植物抗宿主�。瑥亩a(chǎn)出通用的T細胞產(chǎn)品，此類產(chǎn)品理論上可用于多個患者的臨床治療。
臨床應用： 近期，通用型CAR-T細胞療法也給我們帶來了一個又一個驚喜。2月7日，Cellectis公司宣布其通用型CAR-T療法UCART123獲得了美國FDA的IND（Investigational New Drug)批準，成為第一款獲美國FDA批準進入臨床試驗的此類產(chǎn)品。3月10日，施維雅（Servier）、輝瑞（Pfizer）和Cellectis公司聯(lián)合宣布，美國FDA批準了通用型CAR-T療法UCART19 IND資格，可在美國進入臨床發(fā)展，用于治療復發(fā)/難治性急性淋巴細胞白血病適應癥。
對第五代通用型CAR-T療法在臨床上的治療效果，我們也在持續(xù)關注和期待中！ 同時，我們也希望在世界各國研究人員的共同努力下，CAR-T細胞療法未來能取得更好更快的發(fā)展，讓越來越優(yōu)質的CAR-T療法盡快問世，造福廣大患者！
本期欄目到此就先告一段落啦，要了解更多CAR-T最新資訊和“知識干貨”，別忘了繼續(xù)關注我們哦，下期再見！
參考資料：
1. Ruella M, June C H. Chimeric antigen receptor T cells for B cell neoplasms: choose the right CAR for you[J]. Current hematologic malignancy reports, 2016, 11(5): 368-384.
2. Engineered T cells: the promise and challenges of cancer immunotherapy. Nature Reviews, SEPTEMBER 2016, VOLUME 16
3. The Basic Principles of Chimeric Antigen Receptor Design. CANCER DISCOVERY, 389,2013
4. Making Better Chimeric Antigen Receptors for Adoptive T-cell Therapy. Clinical Cancer Research.2017
5. Therapeutic T cell engineering. 25 may 2017(545), Nature Review.2017
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