發(fā)布日期：2017-11-21
2017年8月30日，免疫治療鄰域迎來了一條重磅新聞。當(dāng)天早上諾華宣布，美國FDA已經(jīng)批準(zhǔn)其突破性CAR-T療法Kymriah，治療罹患B細胞前體急性淋巴性白血?。ˋLL），且病情難治，或出現(xiàn)二次及以上復(fù)發(fā)的25歲以下患者。這是人類歷史上批準(zhǔn)的首款CAR-T療法，也是在美國境內(nèi)，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的首款基因療法（1）。
無可否認(rèn)，CAR-T的出現(xiàn)，給瀕臨死亡的ALL患者帶來了生存希望。畢竟即使對于無藥可用的晚期ALL患者，CAR-T也能取得90%的完全緩解率，這是以往任何一種治療方案都無法達到的（2）。但是其嚴(yán)重的副作用也不能被忽略。
事實上，從1993年到現(xiàn)在已經(jīng)20多年了，CAR-T也已經(jīng)由低效的第一代（3），發(fā)展到現(xiàn)在效果非常好的三代和四代（4）。不過，雖然三四代CAR-T效果更好，但是目前臨床上使用的CAR-T仍舊是二代。這是因為，人們目前尚無法避免CAR-T的副作用，例如“細胞因子風(fēng)暴”（5）。三四代的抗癌效果雖然更好，但是副作用也越大。二代CAR-T的副作用幾乎已經(jīng)是人類可以接受的極限了。
而現(xiàn)在，來自瑞士巴塞爾大學(xué)生物工程學(xué)院的細胞工程大牛Martin Fussenegger教授，首次成功的將非免疫細胞改造成了一種可以特異性靶向并殺死腫瘤細胞的“人造CAR-T”，在成功避免了CAR-T的副作用的同時，還顯著提高了治療效率。不僅如此，這一方案理論上適用范圍或許會超過CAR-T。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在權(quán)威雜志《自然化學(xué)生物學(xué)》雜志上（6）。
Fussenegger教授，瑞士工程科學(xué)院（SATW），EMBO和美國國家工程院（NAE）院士
CAR-T細胞治療，簡單說就是通過外源性的人工設(shè)計的嵌合抗原受體（CAR）基因?qū)隩細胞內(nèi)進行基因修飾改造后得到的表達CAR的T細胞（7）。CAR上主要包括一個細胞外的腫瘤相關(guān)抗原結(jié)合區(qū)，以及一個細胞內(nèi)信號區(qū)。當(dāng)CAR上的抗原結(jié)合區(qū)與腫瘤細胞抗原結(jié)合后，就會激活細胞內(nèi)的信號區(qū)，引起T細胞活化，從而釋放大量的細胞因子對腫瘤進行攻擊。
但是，由于T細胞在有殺滅癌細胞時釋放了大量的細胞因子，誘發(fā)“細胞因子風(fēng)暴”，因此也就不可避免地會引發(fā)全身性的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致正常的器官和組織被攻擊。而“細胞因子風(fēng)暴”最終會導(dǎo)致器官衰竭甚至死亡。這也是CAR-T目前在臨床使用中面臨地最大的問題（5）。而三代四代CAR-T抗癌效果更好，就是因為釋放地細胞因子更多，因此其造成的自然副作用也就更大。
同時，CAR-T在治療癌癥地過程中還有一個嚴(yán)重缺陷，就是CAR-T的效率非常低。因為目前CAR-T起效，還十分依賴T細胞與癌細胞之間地隨機碰撞（8）。因此，目前基于CAR-T的治療方案只限于幾種特定的血液腫瘤。
Fussenegger教授長期致力于哺乳動物地細胞工程改造。在Fussenegger教授看來，由于T細胞殺滅癌細胞需要用到細胞因子，而細胞因子的副作用目前來說又時無可避免地。因此，解決CAR-T這些缺陷地目前唯一可行的一個方法就是人工改造“有潛力”的非免疫細胞，通過特異性釋放其他的抗癌物質(zhì)殺滅癌細胞。
為此，F(xiàn)ussenegger教授選擇了兩種常用的“有潛力”的非免疫細胞，間質(zhì)干細胞和神經(jīng)干細胞。這兩種細胞具有先天性的靶向腫瘤細胞的能力，能在腫瘤細胞釋放的某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下，自動“尋找”腫瘤細胞（9）。
但是，由于T細胞與非免疫細胞不同，適用于T細胞的那一套改造方法并不適合非免疫細胞。因此Fussenegger教授不得不選擇自己重新設(shè)計了一套更加精密復(fù)雜的改造方案。
與CAR-T中僅僅插入CAR相比，F(xiàn)ussenegger教授對非免疫細胞的改造主要也分為與CAR不同的三個部分。一是可以識別腫瘤特異性抗原的受體，二是一個全新的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)通路，激活后可以表達抗癌物質(zhì)，三是一個接觸性分子開關(guān)，負責(zé)控制細胞內(nèi)信號通路的激活或關(guān)閉。
而當(dāng)改造好的非免疫細胞進入機體后，這些細胞會主動尋找癌細胞，與癌細胞表面的特異性抗原結(jié)合，隨后引發(fā)多米洛骨牌效應(yīng)，打開分子開關(guān)，激活細胞內(nèi)一系列的信號通路，產(chǎn)生抗癌活性物質(zhì)，通過二者的接觸面選擇性的將抗癌活性物質(zhì)注入癌細胞內(nèi)，誘導(dǎo)癌細胞的凋亡。
由于，改造非免疫細胞的三個部分都是可以人工設(shè)計的。這也意味著，理論上，F(xiàn)ussenegger教授可以選擇任意類型癌細胞作為目標(biāo)，以及讓其釋放任何抗癌物質(zhì)，再加上非免疫細胞可以自動靶向腫瘤組織，這一方案所適用的范圍或許會超過CAR-T。
改造后的非免疫細胞（左），CD43-CD45為 分子開關(guān)，右邊為結(jié)合癌細胞后的狀態(tài)
最后，F(xiàn)ussenegger教授在乳腺癌中測試了人造非免疫細胞的效果。通過將干細胞進行結(jié)構(gòu)改造，使其具有識別乳腺癌細胞表面的HER-2抗原能力，并能產(chǎn)生一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)由兩部分組成，前面是一個“子彈”形狀的可以輕松穿透細胞膜的蛋白質(zhì)，尾部結(jié)合著可以激活抗癌藥物的酶。
試驗中，無活性的抗癌藥物首先所有細胞攝入，包括正常細胞以及癌細胞。不過當(dāng)加入人工改造后的非免疫細胞時，人工改造后的非免疫細胞可以自動靶向乳腺癌細胞，特異性地將這種酶注入乳腺癌細胞內(nèi)，激活癌細胞內(nèi)地抗癌藥物，介導(dǎo)乳腺癌細胞的調(diào)亡。但其并不會影響周圍的正常細胞的生存。這意味著，人工改造非免疫細胞用來抗癌的確是可行的。
下一步，F(xiàn)ussenegger教授將會進行臨床前研究以及臨床研究，進一步確定這一方案的可行性。或許有一天，改造非免疫細胞將會為那些難以實施CAR-T治療的患者，提供一種新型“免疫治療“方案。
來源：奇點網(wǎng)（微信號 geekheal_com）
