啟動“格斗”模式 這款CAR-T要“吃”四環(huán)素
猶如大力水手愛吃菠菜,這款CAR-T要“吃”四環(huán)素才工作——
CAR-T是一種出現(xiàn)了很多年,但近幾年才得以臨床應用的新型細胞療法。日前,《分子科學》登載了我國科學家對于CAR-T安全性的研究工作:上海海洋大學國際海洋生物科學研究中心、比昂生物等多個單位合作,運用我國擁有自主專利的慢病毒載體技術(shù),將“四環(huán)素調(diào)控”的基因開關整合到時下最廣泛使用的白血病治療手段CAR-T中,實現(xiàn)了對CAR-T細胞的控制,只有當CAR-T感受到四環(huán)素這一特定化合物的存在時,才會啟動“格斗”模式,勤懇殺敵,而一旦有指標表明T細胞有“殺紅眼”的跡象,只需停止四環(huán)素的供應,CAR-T格斗士就會缺乏能量宕機,防止對機體的“自殺式”損傷。
T細胞“火力全開”,伴隨可怕“風暴”
免疫療法的出現(xiàn),使得人體內(nèi)免疫系統(tǒng)被“爭取”過來,通過對T細胞加裝體外基因元器件或重啟免疫殺伐功能,形成對抗腫瘤的“生力軍”。目前,治療白血病有效率最高的方法為CAR-T療法,是通過將T細胞導出,在體外裝上有“導航”“偵測”作用的CAR(嵌合抗原受體),再回輸體內(nèi)對付癌細胞,但T細胞的進攻“火力”會由于人工的干預,而不受體內(nèi)調(diào)控機制的控制,“失控”的情況下很可能造成嚴重的細胞因子釋放綜合征(CRS)。
“CRS被業(yè)界形象地稱為‘細胞因子風暴’。”論文通訊作者、上海海洋大學特聘教授楊光華解釋,細胞因子風暴是由T細胞、巨噬細胞和腫瘤細胞之間的相互作用引起的。由于“重裝戰(zhàn)士”T細胞有導航和偵測系統(tǒng),它能夠敏銳地感受到腫瘤細胞的存在,細胞內(nèi)通路進而被激發(fā),釋放大量的細胞因子,這些細胞因子正是免疫細胞殺伐腫瘤細胞、能夠使其凋亡的“重要火力”。
“細胞因子引發(fā)的風暴是CAR-T治療中不可回避的!睏罟馊A說,它不但是治療中的副作用,也是治療腫瘤的臨床表現(xiàn)。
美國女孩艾米麗(Emily)是首位CAR-T治愈的白血病患兒,她有著可怕的“風暴”經(jīng)歷。據(jù)記載,在細胞注射到體內(nèi)后,艾米麗迅速發(fā)燒,血壓驟降,重度昏迷,在重癥監(jiān)護室里靠呼吸機熬過了兩周。當時醫(yī)生們已經(jīng)覺得她不可能活下來了。檢測報告顯示,她體內(nèi)的IL-6蛋白激增,這表明她的免疫系統(tǒng)正在不斷攻擊自身。隨后,醫(yī)生決定給她使用一種免疫抑制藥物阻止這種自身攻擊。用藥后幾小時內(nèi),艾米麗的情況立即變好,進一步檢測結(jié)果顯示,她體內(nèi)的癌細胞消失了。
可見,CAR-T誘發(fā)“風暴”不可避免。但由于CAR-T擁有80%—90%的高治愈率,使得盡管這種療法相當危險,去年仍被美國食品和藥物管理局(FDA)批準可用于臨床,并于今年4月被批準進入美國醫(yī)保。
如何讓擁有高治愈率的CAR-T告別高風險?學界進行了大量的研究,并提出多種技術(shù)路線,例如施用免疫抑制藥物、植入誘導型自殺基因系統(tǒng)、嚴重情況需采用激素處理等,但目前“風暴”并發(fā)癥仍是其成為標準醫(yī)療護理的障礙。業(yè)內(nèi)普遍認為,CAR-T應用的難點并不集中在前期的細胞治療,而在于后期的副作用處理及質(zhì)量控制。
“抑制劑的‘補救’很難掌握主動權(quán)!睏罟馊A表示,通過基因元件的“供能”控制將更具有主動權(quán),也有更多地可操作性。
變病毒為友軍,給T細胞加個“遙控器”
“CAR-T技術(shù)專利幾乎被美國涵蓋。”楊光華說。實際上,美國醫(yī)療領域仍在不斷探索新機制,例如今年4月《自然》報道,紀念斯。瓌P特琳癌癥中心(MSK)發(fā)現(xiàn)預防“風暴”的新細胞理論以及新抑制劑并已經(jīng)申請專利。
“我們不能跟著別人的思路對‘風暴’進行控制,那到應用時會遇到‘專利門檻’!睏罟馊A說,為此,他帶領團隊從2009年開始從另一個角度入手,試圖給T細胞加個“遙控器”,增加CAR-T技術(shù)中人們對T細胞的控制力。
“慢病毒載體是人們進行基因工程操作的一個有效工具!睏罟馊A說,慢病毒載體和病毒一樣能夠“侵入”細胞,但并不具有毒性,能把目標片段插入目標細胞中,從而實現(xiàn)基因的改造。
要把病毒“馴化”成友軍并不容易,臨床要求嚴格,并且大規(guī)模生產(chǎn)和純化非常困難。楊光華團隊試圖通過慢病毒載體對CAR-T進行改良,并使其實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),同時依托該技術(shù)成立了上海比昂生物醫(yī)藥科技有限公司。“不同于常見的化學合成藥物,基因藥物的大規(guī)模生產(chǎn)與純化非常困難。目前在基因載體大規(guī)模生產(chǎn)上,比昂生物的純化率已經(jīng)比國際同行的高10倍!睏罟馊A說,慢病毒載體的生產(chǎn)包含了質(zhì)粒獲取、細胞轉(zhuǎn)染、病毒收集與純化等一系列復雜的步驟,每一個步驟都會影響最后獲得的載體活性,因此需要在工藝上不斷優(yōu)化,才能得到高質(zhì)量的載體。
在轉(zhuǎn)導過程中,團隊對載體用量、轉(zhuǎn)導條件、T細胞培養(yǎng)、增強劑的使用等關鍵條件進行了探索與優(yōu)化,最后取得成功!八械募夹g(shù)都已申請了專利。核心發(fā)明專利已經(jīng)由國際專利體系PCT授權(quán)!睏罟馊A說,“我們同時具有病毒類載體大規(guī)模生產(chǎn)工藝專利技術(shù),可滿足國內(nèi)外制藥公司、醫(yī)院等對CAR-T可誘導慢病毒的需要,用于Ⅰ期和Ⅱ期的臨床實驗!
體外實驗證明,“四環(huán)素調(diào)控系統(tǒng)”高效
“開關系統(tǒng)通過基因合成、酶切連接等分子生物學技術(shù),我們將‘四環(huán)素調(diào)控系統(tǒng)’與CD19-CAR結(jié)構(gòu)一起整合進慢病毒載體中!睏罟馊A說,這樣在對T細胞進行CAR改造的同時,“四環(huán)素遙控器”也就同步裝配了。
服用四環(huán)素后,進入人體的CAR-T就開始發(fā)揮作用;停止服藥后,CAR-T將不再表達,而且能通過藥物劑量來控制CAR-T療效的強弱。這樣帶來的好處是當患者出現(xiàn)難以承受的不良反應時,停止服用四環(huán)素就可以讓患者體內(nèi)發(fā)揮作用的CAR-T停下來,當患者耐受性逐漸轉(zhuǎn)好之后,又可以通過服藥繼續(xù)開始治療。在間隔期間,B細胞可以恢復,增強抗癌效果。
“臨床前的基本研究,取得了效果非常好的數(shù)據(jù)!睏罟馊A說,在此次研究中,他們通過將“四環(huán)素調(diào)控系統(tǒng)”結(jié)合到CD19-CAR構(gòu)建物中,開發(fā)出新的誘導性細胞iCAR19 T。
試驗數(shù)據(jù)表明,新的iCAR19 T細胞增殖、細胞因子產(chǎn)生、CAR表達、CD19特異性細胞毒性強。用四環(huán)素衍生物誘導48小時后,誘導細胞的相對CAR表達量是未誘導細胞的5倍,說明四環(huán)素的施用能激發(fā)“四環(huán)素戰(zhàn)士”的戰(zhàn)斗力。此外,經(jīng)四環(huán)素衍生物處理的細胞對靶細胞有非常顯著的高特異性裂解。這些結(jié)果表明植入系統(tǒng)成功地控制了iCAR19 T細胞的活性!拔覀儗細胞的控制力越強,臨床安全性將越強。”楊光華說,新的細胞同時保持了強大的抗腫瘤作用。
“這項技術(shù)在實際應用于人體之前還需要經(jīng)過動物實驗、臨床試驗等多個步驟驗證其安全性和有效性。我們正在針對實際使用過程中可能遇到的問題,對這一技術(shù)做進一步優(yōu)化調(diào)整,以盡快開展體內(nèi)的實驗驗證。”楊光華說,團隊的目標是臨床應用,因此在實驗階段就遵循GMP生產(chǎn)標準,所有的制造工藝和隨后的檢測都在GMP設施中進行,基因載體的質(zhì)量控制也嚴格遵循FDA的指導原則。
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