百年细胞治疗史，CAR-T未来如何突破？

2022-10-15
2021 年是中国细胞治疗领域的元年，时至今日，6 款产品获得 FDA 批准，3 款在中国上市。基于已发布的 2022 年上半年财报[1-4]，CAR-T 细胞治疗全球总销售额已超 10 亿美金。

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CAR-T 细胞制备流程包括以下几个步骤：
① 抽取血样，白细胞分离；
② 在 GMP 环境下，准备 CAR 基因，进行 CAR 基因转导，获取 CAR-T 细胞
③ CAR-T 细胞扩增，纯化，并进行质量控制检查；
④ 运送回治疗机构，病人先进行淋巴细胞清除化疗，再输注 CAR-T；
⑤ CAR-T 细胞识别并杀伤癌细胞。

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Cancers 2021, 13, 5181（原始图来自于 NCI-NIH）[5]

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血液肿瘤

CAR-T 细胞治疗，彻底改变了血液系统恶性肿瘤的治疗结果。CD19 CAR-T 临床适应症主要为难治性大 B 细胞淋巴瘤、滤泡性淋巴瘤、急性淋巴细胞性白血病等，BCMA CAR-T 则针对多发性骨髓瘤。

CAR-T 总体反应率在 52-85%，完全应答率达到 33-59%[5-7]，优于单克隆抗体药物（如Tafasitamab）、小分子抑制剂（如Selinexor）、ADC 药物（如Polatuzumab vedotin）等。


目前 FDA 已经批准了六款 CAR-T 细胞治疗产品，具体数据参考下表。


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实体瘤


针对实体瘤（如肝细胞癌、胃癌、黑色素瘤、前列腺癌、卵巢癌等），目前虽然进行了数百项 CAR-T 临床研究，比如 Mesothelin（29 项），HER2 和 GD（各 26 项），GPC3（23 项）CEA 和 CLDN 18.2（各 10 项），除去 CLDN 18.2（科济 CT041）取得 ORR 48% 的疗效，其余靶点大多无应答[8]。

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可及性


目前 CAR-T 细胞治疗依然采用个体化生产，产能有限、生产周期长，且成本高昂，影响患者可及性。

治疗相关副作用


作为免疫治疗产品，CAR-T 存在免疫相关一些副作用，包括细胞因子风暴（CRS）和神经毒性等，如上表统计 6 已经上市产品[5-7]。此外，脱靶毒性等也是不能忽略的问题。

原发性耐药


部分肿瘤细胞对于 CAR-T 治疗不敏感，无法产生消退。

复发问题


从长时间看，细胞治疗产生消退的患者，如多发性骨髓瘤 50% 以上会复发（无进展生存期小于 12 个月）[7]。

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CAR-T 面临的挑战（Front. Immunol. 11:569117）[10]

实体瘤


目前 CAR-T 治疗实体瘤，应答率和有效率都极低，相关机制讨论中，涉及缺乏特异性肿瘤相关抗原，物理屏障阻隔 CAR-T 穿透入实体瘤内部，恶劣的肿瘤微环境诱导 CAR-T 功能耗竭等。

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Molecular Therapy (2020)

除了以上挑战之外，CAR-T 细胞的质量控制，临床前试验模型的缺乏等也是研发和临床申报中广泛面临的问题。

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现货型 CAR-T 解决可及性问题

现货型 CAR-T 的优势：
1. 可提前制备，直接使用；
2. 可批量生产，降低成本；
3. 产品质量与患者个体状况无关。

现货型 CAR-T 的开发策略：
宿主同种异体 T 细胞识别未修饰 T 细胞上不匹配的人类白细胞抗原(HLAs)，引起排斥反应。一些宿主 NK 细胞也可能感觉到不匹配的 T 细胞上某些宿主 HLAI 类分子的缺乏，促进排斥。现货型 CAR-T 主要开发逻辑是阻断移植排斥反应。
常用的策略包括：

▲ 敲除引起移植排斥反应的 HLA 分子；
▲ 过表达 HLA-E/G 或 CD47；
▲ 在现货型 CAR-T 细胞上保留 HLA-C 和非经典的 HLAI 类分子；
▲ 主动的方法可以通过非选择性抑制宿主免疫(清除宿主淋巴细胞，包括 CD52/CD38 单克隆抗体和 FOLFOX)；
▲ 选择性消除激活的同种异体反应性淋巴细胞。

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现货 CAR-T 开发策略[11]

但现货型 CAR-T，基因敲除可能会引起 T 细胞染色体异常[13]，存在安全性问题，该技术的先驱 Cellectis 和 Allogene 多次被叫停临床研究。

CAR-M、CAR-NK 等多种 CAR 细胞


除了 CAR-T 之外，使用 CAR 武装另外一个免疫效应细胞（NK 细胞）也成为研究热点。CAR-NK 有多种优势，比如对移植排斥反应天然抵抗，可以使用脐带血干细胞分化产生 NK 细胞，因而天然具有现货型 CAR 细胞的特征；体内半衰期短，可以降低毒副作用的考量。不过，现在只有 30 多个临床开展，还没有获得令人振奋的临床结果，开发尚需时间。

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Nat Rev Cancer . 2021 Mar;21(3):145-161.[13]


CAR-M 巨噬细胞是抗原递呈细胞，CAR-M 增加抗原递呈能力，激活体内的 T 细胞，从而发挥抗肿瘤活性。但其临床有效性也同样需要时间来检验。

无论是 CAR 基因改造还是在多种 CAR 细胞中寻找最优答案，都对操作环境、设备及操作符合规范的要求尤其严格。Eppendorf   系列产品不仅可以实现 CAR-T 细胞产品研发生产中的安全性、质量可控性、产品工艺一致性及数据合规性，更有高效节能和用户友好的特点。

参考资料：

[1]https://s21.q4cdn.com/104148044/files/doc_financials/quarterly_reports/2022/BMY-Q22022-Earnings-Press-Release.pdf

[2]https://www.novartis.com/sites/novartis_com/files/q2-2022-media-release-en.pdf
[3]https://s29.q4cdn.com/585078350/files/doc_financials/2022/q2/Gilead-Sciences-Q222-Earnings-Press-Release-2-August-2022.pdf
[4]https://www1.hkexnews.hk/listedco/listconews/sehk/2022/0721/2022072101231_c.pdf
[5]Crees, Z.D.; Ghobadi, A. Cellular Therapy Updates in B-Cell Lymphoma: The State of the CAR-T. Cancers 2021, 13, 5181
[6]Nikhil C. Munshi et al, Idecabtagene Vicleucel in Relapsed and Refractory Multiple Myeloma, N Engl J Med . 2021 Feb 25;384(8):705-716.
[7]Jesus G Berdeja et al，Ciltacabtagene autoleucel, a B-cell maturation antigen directed chimeric antigen receptor T-cell therapy in patients with relapsed or refractory multiple myeloma (CARTITUDE-1): a phase 1b/2 open-label study，Lancet 2021; 398: 314–24
[8]Victor Moreno et al, Adoptive cell therapy for solid tumors: Chimeric antigen receptor T cells and beyond，Current Opinion in Pharmacology 2021, 59:70–84
[9]Mehmet Kemal Samur et al, Biallelic loss of BCMA as a resistance mechanism to CAR T cell therapy in a patient with multiple myeloma, NATURE COMMUNICATIONS | (2021) 12:868 | https://doi.org/10.1038/s41467-021-21177-5
[10]Xu X, Huang S, Xiao X, Sun Q, Liang X, Chen S, Zhao Z, Huo Z, Tu S and Li Y (2021) Challenges and Clinical Strategies of CAR T-Cell Therapy for Acute Lymphoblastic Leukemia: Overview and Developments. Front. Immunol. 11:569117
[11]Feiyan Mo et al, Taking T-Cell Oncotherapy Off-the-Shelf, Trends Immunol. 2021 Mar;42(3):261-272.
[12]Nahmad, A.D., Reuveni, E., Goldschmidt, E. et al. Frequent aneuploidy in primary human T cells after CRISPRCas9 cleavage. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01377-0
[13]Larson RC, Maus MV.Recent advances and discoveries in the mechanisms and functions of CAR T cells, Nat Rev Cancer . 2021 Mar;21(3):145-161.
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