近年來，CAR-T細胞因高度的特異性以及強大的抗腫瘤免疫功能被廣泛應用于各種惡性腫瘤的實驗研究和臨床治療，尤其是在血液系統(tǒng)腫瘤領域取得很好的療效。當然，CAR-T細胞不僅僅在血液系統(tǒng)腫瘤領域取得了較大突破，在實體腫瘤中同樣被認為最有前景的腫瘤治療方式之一。
那么，2020年，CAR-T細胞領域擁有諸多突破性進展，本文梅斯醫(yī)學選取一些重磅級研究，帶您一起回顧一下CAR-T細胞領域最有價值的研究進展。
免疫治療在腫瘤治療領域發(fā)揮重要作用，且不斷取得新進展，尤以針對T細胞活化抑制性通路的單克隆抗體(也被稱為免疫檢查點抑制劑) 和嵌合抗原受體T細胞（CAR-T細胞）治療最具代表性。目前，CAR-T細胞治療在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中取得了較好的結(jié)果，但同時也面臨著很多亟待解決的問題。
殺傷性T細胞一直被認為是免疫系統(tǒng)的主力軍。每個殺傷性T細胞都攜帶像抗體受體一樣的受體，可以識別特定的靶標?？茖W家們一直認為，殺傷性T細胞或多或少地從血液中循環(huán)到組織中，然后再循環(huán)到血液中，隨時摧毀被識別的靶標。然而，12月10日，來自美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院的研究人員分析了人體和獼猴的血液和淋巴液樣本發(fā)現(xiàn)，殺傷性T細胞通常會留在血液中，不會進入器官和其他組織，而且淋巴液中存在的CD8 T細胞，通常是血液以外的器官和其他組織中遷移的CD8 T細胞，而不是血液中大量存在的經(jīng)典殺傷性T細胞。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于解決免疫學中的許多難題。
Cell 2020. doi:10.1016/j.cell.2020.11.019
研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)擴展了人們對免疫細胞功能的深層理解，對基礎免疫學的影響重大。同時，這些發(fā)現(xiàn)可能會為CAR-T細胞的研究設計、基因編碼和細胞生產(chǎn)等帶來更加成熟、安全和有效的細胞治療技術(shù)。
與血液腫瘤不同，實體腫瘤微環(huán)境錯綜復雜，在微環(huán)境中，存在大量的纖維基質(zhì)和免疫抑制細胞，而且往往伴隨血管畸形和纖維結(jié)締組織增生。來自賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院等機構(gòu)的研究人員研究發(fā)現(xiàn)，將CAR-T療法與PAK4抑制劑藥物相結(jié)合能促進工程化細胞攻擊腫瘤。
PAK4抑制使GBM對CAR-T免疫療法產(chǎn)生敏感性.Nature Cancer. doi:10.1038/s43018-020-00147-8
在這項研究中，研究人員通過對膠質(zhì)母細胞瘤小鼠模型進行分析發(fā)現(xiàn)，抑制PAK4或能降低血管的異常，從而改善T細胞的浸潤并抑制小鼠腫瘤的生長，大約80%PAK4被敲除的小鼠存活了至少60天，而所有野生型小鼠在腫瘤植入后的40天內(nèi)發(fā)生了死亡。另外，利用EGFRvIII導向的CAR-T細胞療法和PAK4抑制劑進行的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)，相比輸注5天后僅接受CAR-T細胞治療的小鼠相比，聯(lián)合治療的小鼠機體中腫瘤的生長減少了近80%，而值得注意的是，即使其它組的小鼠在腫瘤植入后33天內(nèi)發(fā)生了死亡，聯(lián)合治療組中仍然有40%的小鼠存活了下來。
這項研究結(jié)果與之前研究結(jié)論不謀而合，通過抑制PAK4所實現(xiàn)的血管標準化或能改善藥物的運輸，并降低腫瘤的缺氧狀況，從而就能改善腫瘤對靶向性療法、放療和化療的反應率。同時，這項研究進一步揭示了通過PAK3抑制劑來重編程整個血管微環(huán)境從而促進并改善癌癥的細胞治療。
研究人員表示，這種療法或許并不僅僅局限于腦瘤，由于血管異常幾乎是每一種實體瘤的常見共同特征，因此其還能被用于治療諸如乳腺癌、胰腺癌等其它類型的癌癥。
過繼性T細胞療法得以改善實體瘤的治療，但仍面臨嚴重不良反應及系統(tǒng)性毒性等局限，來自中國藥科大學藥物科學研究院張燦教授團隊研發(fā)出一種更為安全有效的改善T細胞活力的策略。
研究團隊建立了新型的T細胞表面錨定技術(shù)，通過模擬跨膜蛋白的特性，利用疏水作用力先將脂質(zhì)錨定在T細胞膜上，再將脂質(zhì)與藥物脂質(zhì)體通過點擊反應偶聯(lián)在T細胞膜上。
T-Tre/BCN-Lipo-Ava細胞顯示出增強的TCR集群和免疫學突觸的形成，抗腫瘤反應得到改善.Science Translational Medicine, 12(571), eaaz6667. doi:10.1126/scitranslmed.aaz6667
研究人員將阿伐麥布（Avasimibe）與過繼T細胞用于實體瘤聯(lián)合治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新型鼠源工程化TCR-T和人源工程化CAR-T分別在原位黑色素瘤、肺轉(zhuǎn)移黑色素瘤及原位膠質(zhì)母細胞瘤小鼠模型中展示出優(yōu)異的治療效果。其中，工程化CAR-T細胞在原位膠質(zhì)母細胞瘤小鼠模型中的完全緩解率達到60%，且生存期延長至100天以上。并且這種聯(lián)用策略具有較好的體內(nèi)安全性。
研究者認為，工程化T細胞的給藥沒有產(chǎn)生明顯的全身副作用，這些細胞表面錨定的工程T細胞由于其簡單的生成和安全性，具有較高的轉(zhuǎn)化潛力，也為細胞工程化改造提供了新技術(shù)。
肝癌是全球最常見的癌癥致死原因之一，中國作為肝癌大國，整體上仍缺乏完善的篩查和規(guī)范的治療體系，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，5年生存率目前只有約12%。目前，肝癌的主要治療手段包括手術(shù)切除、放射和介入治療，而這些治療方式對機體副作用較大、療效不確定，因而急需尋找新的有效的肝癌治療策略。
來自中國上海交通大學醫(yī)學院的研究人員首次報告了靶向磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（GPC3）的CAR-T（CAR-GPC3 T）細胞療法治療肝細胞癌結(jié)果。
在這項研究中，研究人員對患有晚期GPC3+HCC（Child-Pugh A）的成年患者在環(huán)磷酰胺（cyclophosphamide）和氟達拉濱（fludarabine）誘導的淋巴細胞清除后，接受自體CAR-GPC3 T細胞治療，并評估這種療法的有效性和安全性。
CAR-GPC3 T構(gòu)建和研究設計示意圖.Clin Cancer Res 2020; DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-19-3259
研究人員收納了13名符合條件的患者，并給予中位數(shù)19.9×108個CAR-GPC3 T細胞治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，8名患者的CRS（1/2級）是可逆的。1例患者出現(xiàn)5級CRS?；颊邲]有出現(xiàn)3~4級神經(jīng)毒性。隨訪3年，1年和6個月的總生存率分別為10.5%、42.0%和50.3%。此外，研究人員證實有2名患者出現(xiàn)部分緩解，其中，1名患者病情穩(wěn)定，在治療44.2個月后仍然存活。CAR-GPC3 T細胞增殖與腫瘤反應呈正相關(guān)。
總體來說，本研究初步揭示了CAR-GPC3 T細胞療法的安全性，且CAR-GPC3 T細胞在晚期肝細胞癌患者中具有抗腫瘤活性的早期跡象。
CAR-T療法的方法已經(jīng)成功地用于治療淋巴瘤和白血病等血癌患者，CAR-T治療通過添加能識別癌細胞表面獨特特征的抗體片段來對患者自身的T細胞進行基因改造。在一項新的研究中，來自美國伊利諾伊大學厄本那香檳分校、芝加哥大學和丹麥哥本哈根大學的研究人員拓寬了潛在的具有短糖鏈連接的蛋白質(zhì)靶標，通過基因改造的T細胞，對來自人類和小鼠的各種實體瘤癌細胞進行攻擊。
在某些癌細胞上異常短的糖鏈是由突變導致的，這些突變破壞了這些糖與蛋白質(zhì)連接的分子途徑。研究人員從已知抗體與特定類型的異常糖相互作用開始，該糖與小鼠實體瘤癌細胞上的蛋白質(zhì)相連。緊接著，研究人員測試了異常糖附近氨基酸序列的變化，以判斷是否會影響受體與該位點的結(jié)合。
237-scFv與Tn-OTS8肽的親和力更高.PNAS, 2020, doi:10.1073/pnas.1920662117.
結(jié)果顯示，Tn-聚糖側(cè)翼的殘基（Tn-OTS8）為相互作用提供了顯著的結(jié)合能。用非同源人類抗原Tn-MUC1進行選擇，可產(chǎn)生與多種Tn-糖蛋白廣泛反應的scFv變異體。當配置為CAR時，表達這些scFv變體的工程T細胞表現(xiàn)出對O型糖基化缺陷的小鼠和人類癌細胞系改善的活性。T細胞現(xiàn)在可以識別帶有短糖的幾種不同蛋白質(zhì)，與這些異常的糖鏈結(jié)合的藥物可以優(yōu)先識別癌細胞。
研究人員表示，癌細胞在其表面表達某些蛋白，這些蛋白是由于不同種類的突變而產(chǎn)生的。盡管這些工程化細胞尚處于早期開發(fā)階段，但可以使用相同的T細胞產(chǎn)品來研究抗小鼠和人類癌癥的功效和安全性。
發(fā)表在Science雜志上一項研究，公布了對3名患者進行基因編輯CAR-T治療的I期臨床試驗結(jié)果。該研究首次證實了CRISPR / Cas9技術(shù)能夠同時靶向人類多個基因的能力。經(jīng)過CRISPR / Cas9基因編輯的CAR-T細胞可以在癌癥患者體內(nèi)持續(xù)存在幾個月的時間，并且能夠穩(wěn)定增殖并發(fā)揮功能。
在傳統(tǒng)的CAR T細胞療法中，患者的免疫細胞經(jīng)過遺傳改造用來對抗癌癥。而本次試驗的方法有所差異。研究人員并沒有給予T細胞轉(zhuǎn)入任何靶向癌細胞抗原的CAR受體分子，而是首先使用CRISPR / Cas9編輯去除了3個關(guān)鍵基因。其中2個基因表達T細胞的天然受體，即TCRa與TCRb基因，第三個基因則表達PD-1，后者被認為是調(diào)控T細胞活性的關(guān)鍵“檢查點”分子。
CRISPR-Cas9工程T細胞在患者體內(nèi)的持續(xù)擴增和持久性.Science.DOI: 10.1126/science.aba7365
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比原始的CAR-T細胞在體內(nèi)不到一周的生存期，編輯后的細胞可在體內(nèi)持續(xù)存在長達9個月的時間。在回輸患者體內(nèi)幾個月后，研究人員抽取了更多血液，并分離了CRISPR編輯的細胞進行研究。結(jié)果表明，這些細胞仍然具有殺死腫瘤的能力。
研究人員表示，以前的研究表明這些細胞在幾天之內(nèi)就會失去功能，因此，這項研究中的CRISPR編輯細胞在單次輸注后可以在更長的時間內(nèi)保持抗腫瘤功能，這一事實令人鼓舞。
CD19 CAR-T細胞療法已被美國食品藥品管理局（FDA）批準用于治療某些類型的血液癌癥，即B細胞淋巴瘤和急性淋巴細胞白血病。來自美國希望之城的研究人員將2種強效的免疫療法---溶瘤病毒（oncolytic virus）和嵌合抗原受體（CAR）T細胞（CAR-T）療法結(jié)合起來，成功地靶向和根除單獨用CAR-T細胞療法很難治療的實體瘤
在體外，腫瘤分解病毒（OV）有效地將CD1t遞送至實體瘤.Sci Transl Med. 2020 Sep 2;12(559):eaaz1863. doi: 10.1126/scitranslmed.aaz1863.
這項新的研究可能會擴大CD19 CAR-T細胞的使用范圍，用于治療可能患有任何實體瘤的患者。在這項研究中，研究人員通過對溶瘤病毒進行基因改造，使之進入腫瘤細胞，并誘導它們在腫瘤細胞表面上表達CD19蛋白。然后，使用靶向CD19的CAR-T細胞來識別和攻擊這些實體瘤。
研究分析表明，CD19-CAR T細胞介導的腫瘤殺傷還誘導了垂死的腫瘤細胞釋放病毒，從而傳播了CD19t的腫瘤表達。而且，用溶瘤病毒和CAR T細胞組合治愈的癌癥小鼠表現(xiàn)出保護性抗腫瘤免疫力的延長。這說明，免疫系統(tǒng)建立了對腫瘤的記憶反應。
OVm19t促進內(nèi)源性T細胞和過繼轉(zhuǎn)移的mCD19- CAR T細胞的腫瘤浸潤.
目前，研究人員正在設計一項臨床試驗，以對患者進行這種組合測試。該試驗將首先測試OV19t在實體瘤患者中的安全性，如果發(fā)現(xiàn)這是安全有效的，則可以依次檢測溶瘤病毒和CAR T細胞療法。研究人員稱，溶瘤病毒是一種強大而有前途的方法，可以與CAR-T細胞療法戰(zhàn)略性地結(jié)合起來，以便更有效地靶向?qū)嶓w瘤。
發(fā)表在Nat Med雜志的一項研究，研究人員描述了一種新型雙CAR-T（Dual CAR T cell, Dual-CAR-T）細胞免疫療法可以幫助對抗HIV感染。作為一種新型的CAR-T細胞，這種Dual-CAR-T細胞是通過對T細胞進行基因改造使得同一個T細胞表達兩種CAR。每種CAR都攜帶一個CD4蛋白，使得它能夠靶向HIV感染細胞，而且每種CAR還有一個共刺激結(jié)構(gòu)域，用于向CAR-T細胞發(fā)出信號，增加這些T細胞的免疫功能。第一種CAR含有4-1BB共刺激結(jié)構(gòu)域，可刺激細胞增殖和持久性，而第二種CAR具有CD28共刺激結(jié)構(gòu)域，可增加這些T細胞殺傷HIV感染細胞的能力。
T細胞在無法控制病毒反彈后，表現(xiàn)出T細胞衰竭的特征.Nature Medicine. doi:10.1038/s41591-020-1039-5
由于HIV經(jīng)常感染T細胞，還添加了一種叫做C34-CXCR4的蛋白，這種蛋白可防止HIV附著在T細胞上，因而也就阻止這種病毒感染它們。最終產(chǎn)生的Dual-CAR-T細胞壽命長，在應對HIV感染時進行復制，有效殺滅被感染的細胞，并對HIV感染形成部分抵抗力。
當將受保護的Dual-CAR-T細胞給送到HIV感染的小鼠體內(nèi)時，這些研究人員觀察到HIV復制速度變得較慢，而且相比于未給送Dual-CAR-T細胞的小鼠，它們具有更少的HIV感染細胞。研究人員，觀察到這些小鼠血液中的HIV病毒數(shù)量減少，CD4+T細胞得以保存下來。此外，當在HIV感染的小鼠中組合使用Dual-CAR-細胞細胞和ART時，這種病毒被更快地抑制，這就導致HIV病毒庫比僅接受ART治療的小鼠更小。
衰老是細胞老化的一個標志，并導致許多疾病。一種使免疫細胞靶向衰老細胞的新方法可能提供更好的治療選擇。衰老是細胞應激反應的一種形式。在某些情況下，它可能是有害的，人們正在努力開發(fā)針對衰老細胞的療法。
研究人員，采用了一種目前用于抗癌治療的技術(shù)。在這種療法中，T細胞從個體中移除，在回輸之前，對其進行操作，以增強其針對癌細胞的能力。這種細胞被稱為CAR T細胞，因為它們被設計成表達所謂的嵌合抗原受體(CAR)。CAR的設計目的是識別并結(jié)合存在于癌細胞表面的 一種稱為抗原的蛋白質(zhì)的特定片段。如果這種相互作用發(fā)生，T細胞就會被激活并殺死腫瘤細胞。識別只在腫瘤細胞上表達的抗原是一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，因為CAR T細胞殺死健康細胞可能導致嚴重的副作用。
為了找到針對衰老細胞的抗原，研究人員分析了衰老的人和小鼠細胞中發(fā)現(xiàn)的跨膜蛋白的表達。對先前發(fā)表的關(guān)于人類組織中蛋白和RNA表達的數(shù)據(jù)進行的檢查顯示，uPAR要么未被檢測到，要么，在人體的大部分器官(包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟和肝臟)中以低水平存在。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)uPAR在體內(nèi)和體外衰老細胞中都有高表達。有趣的是，缺乏跨膜區(qū)域的一種可溶性uPAR (suPAR)是SASP反應期間分泌的一種成分。suPAR的存在是一些慢性疾病的標志，包括糖尿病和腎病 ，衰老在這些疾病中起作用。
uPAR是一種細胞表面和分泌的衰老生物標志物.2020 Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2403-9
在確定uPAR作為衰老細胞的普遍標志后，研究人員設計了靶向uPAR的CAR T細胞。鑒于癌變前的細胞(那些可能在成為癌細胞)出現(xiàn)衰老以及很多抗癌治療導致腫瘤細胞進入衰老來阻止他們的分裂，研究人員調(diào)查了這些CAR T細胞是否可以有效治療癌癥。
研究結(jié)果顯示，以 uPAR為靶點的CAR T細胞治療可以消除小鼠肝癌和肺癌模型中衰老的前惡性和惡性細胞。已經(jīng)有人提出，通過后續(xù)針對衰老細胞的治療，抗癌療法可能會得到改善。研究人員在小鼠身上的研究證實了這種使用具有senolytic CAR T細胞的方法提高了抗癌治療的有效 性。
使用senolytic CAR - T細胞的部分吸引力在于其治療衰老涉及的許多疾病的潛力。事實上，該研究證明，如果小鼠接受senolytic CAR T細胞治療，可以改善非酒精性脂肪性肝炎(一種嚴重的脂肪肝)動物模型的肝纖維化結(jié)果。
8月18日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）許琛琦研究組與上?？萍即髮W王皞鵬課題組以及復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院吳海濤課題組在國際學術(shù)期刊Immunity上以封面文章的形式發(fā)表了一項研究，提出了一種新型的“可循環(huán)CAR”設計方案，顯著提高了CAR-T細胞在體內(nèi)的持續(xù)活性和抗腫瘤效果，為防止CAR-T治療后的腫瘤復發(fā)提供了新策略。
Immunity. doi:10.1016/j.immuni.2020.07.011
在該項研究中，研究人員首次證明了CAR受體在結(jié)合腫瘤抗原后會發(fā)生泛素化修飾及溶酶體介導的CAR的降解，從而導致細胞表面CAR受體水平顯著 下調(diào)。研究人員進一步把CAR胞內(nèi)段的泛素化位點賴氨酸K突變?yōu)榫彼酭（CARKR），阻斷了CAR的泛素化修飾及溶酶體的降解，抑制了CAR的下調(diào)過程。改造后的CAR相較于傳統(tǒng)的CAR能夠賦予T細胞更強的抗腫瘤效果和持續(xù)活性。
機制性探索發(fā)現(xiàn)，改造后的CAR在T細胞中循環(huán)（recycling），并在激活后富集在胞內(nèi)內(nèi)體（endosome）中，其胞內(nèi)段4-1BB結(jié)構(gòu)域仍然結(jié)合著信號傳遞分子TRAF2，在胞內(nèi)執(zhí)行信號傳遞功能，因而增強了4-1BB下游信號，促進了T細胞的代謝重編程（提高線粒體的生成及氧化磷酸化代謝）及中央型記憶T細胞的分化。研究團隊將這種全新的設計命名為可循環(huán)CAR（Recyclable CAR）。這些結(jié)果為后續(xù)可循環(huán)CAR的臨床驗證提供了堅實的基礎。
