本文由細胞培養(yǎng)俱樂部原創(chuàng)
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撰文丨羅正強
責(zé)編丨刀刀
“CAR-T也就只能用于白血病了，治療實體瘤？妄想！”——這句話最早是在2014年10月份，我曾經(jīng)所在的課題組主辦第七屆中國腫瘤生物治療大會期間，在飯桌上聽一位不知從哪兒來的老教授講到。聽到這句話，我看他，內(nèi)心暗想，放在您那里肯定不行，且讓我等晚輩來變革它！如今回想，八九年前的高中時期，因為親人患癌去世，我立志攻克癌癥就為自己戴上了一副腳鐐，我決心戴著這腳鐐舞出青春的魅力，而兩年前這一內(nèi)心的觸動，為自己找到了一個舞臺，雖然是個T型臺。
——前言
腫瘤治療的難題一直困擾著人們，多少年來，雖然各種基礎(chǔ)研究在體外和動物模型中揭示了腫瘤的種種“特征”，人們也從中找到了腫瘤細胞不同于正常細胞的基因、蛋白質(zhì)、生長狀態(tài)等多方面的“特異之處”，然而在體內(nèi)特異性地針對腫瘤的這些特征去消滅腫瘤卻異常困難。這種困難除了受限于治療手段的發(fā)展進步，更多的卻是來源于腫瘤本身形成和發(fā)展的復(fù)雜性，這樣的復(fù)雜性，一方面表現(xiàn)在難以有效區(qū)別腫瘤和正常細胞，另一方面表現(xiàn)在腫瘤細胞的多能性和多態(tài)性。
（圖片引自DouglasHanahanandRobert A. Weinberg，Hallmarksof Cancer: The Next Generation，cell，2011）
慶幸的是，如果腫瘤的某一方面特征嚴重暴露，不管是組織來源的特征還是腫瘤自身演變過程產(chǎn)生的特征，人們能夠不斷發(fā)明一些新的方法去抓住這些阿喀琉斯之踵進行攻擊。這方面，近幾年迅速發(fā)展的腫瘤免疫治療極具代表性，如CAR-T治療，免疫檢查點抑制劑及其他抗體制劑。單就CAR-T治療而言，靶向CD19抗原的CAR-T在復(fù)發(fā)難治性B細胞急性淋巴細胞白血病治療的臨床試驗中一度能夠達到90%以上的客觀緩解率，這是非常令人矚目的腫瘤治療成就。這證明，這種由嵌合抗原受體提供特異性靶向和殺傷能力的方式能夠有效地在體內(nèi)介導(dǎo)T細胞特異性地殺傷腫瘤。
但CAR-T在實體瘤治療中的效果卻不盡人意，為什么呢？
這要回到前面討論的腫瘤治療的兩個方面的難題，一個是在體內(nèi)對腫瘤細胞和正常細胞的區(qū)分，另一個是腫瘤細胞的多能性和多態(tài)性。在區(qū)分方面來看，得益于B細胞一些自身特異性靶點如CD19/20等的存在，CAR-T對B細胞系腫瘤這一靶點的特異性靶向是CD19-CAR-T治療成功的首要原因，而實體瘤由于缺乏腫瘤特異性抗原，要有效區(qū)分它和正常組織或器官，非常困難。在腫瘤細胞的多能性和多態(tài)性方面來看，大多數(shù)實體瘤會由于其在代謝、免疫逃逸、組織形成方面的多能性，會在多方面限制免疫系統(tǒng)對其的控制和殺傷，加之腫瘤干細胞、腫瘤細胞的高異質(zhì)性以及循環(huán)腫瘤細胞等實體腫瘤表現(xiàn)出的多態(tài)性，導(dǎo)致特異性單一靶向的免疫細胞無法有效治療實體腫瘤。
（圖片引自DouglasHanahanand Robert A. Weinberg，Hallmarks of Cancer: The NextGeneration，cell，2011）
當(dāng)然，針對實體腫瘤這些“特征”，科研工作者們在CAR這種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上有各種新的嘗試，例如雙特異性CAR-T、iCAR策略、靶向腫瘤特異性糖基化靶點、混合多靶點CAR共轉(zhuǎn)等解決靶點問題，聯(lián)合免疫檢查點抗體、敲除pd-1、pd1胞內(nèi)轉(zhuǎn)換共刺激受體、沉默/敲低 pd-1受體等策略解決免疫抑制問題，四代CAR-T攜帶趨化因子/IL-2/12/15等解決趨化浸潤及聯(lián)合其他免疫細胞問題等。
（圖片引自Andrew D. Fesnak, Carl H. June and Bruce L. Levine，Engineered T cells: the promise and challenges of cancerimmunotherapy，Nat Rev Cancer.2016）
但這些嘗試，都不約而同地忽略了一些共同的問題，T細胞本身優(yōu)勢和免疫系統(tǒng)優(yōu)勢的進一步組合優(yōu)化及T細胞自身內(nèi)部對其自己的調(diào)控，比如靶向，比如趨化，比如浸潤，比如微環(huán)境中T細胞表型變化，比如T細胞按照CAR的激活方式激活后其胞內(nèi)信號通路的改變及其在實體瘤免疫微環(huán)境中的適應(yīng)性（這一點思考清楚了也許就能明白TCR-T為什么在一些實體瘤中表現(xiàn)優(yōu)于CAR-T）等，這些問題，都可以通過T細胞自身靶向方式調(diào)控、胞內(nèi)信號形成及傳導(dǎo)方式調(diào)控、表型調(diào)控等方式實現(xiàn)，而這，恰恰是需要我們針對實體瘤特征去按照T細胞自身生物學(xué)特性在它自己身上進行進一步挖掘的地方。
所以，我認為CAR-T還有很多很多可以做的地方，當(dāng)然，除了對它本身的改造，還有具體應(yīng)用方式上也有一些開創(chuàng)性工作需要我們?nèi)プ?，近期我正在摸索?？偟乃悸肥牵?strong>針對實體瘤特征，盡量挖掘和發(fā)揮T細胞及免疫系統(tǒng)天然的免疫學(xué)特征優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上通過人工改造，通過集成和優(yōu)化手段，賦予CAR-T新的突破傳統(tǒng)T細胞行為的功能（新的靶向行為、新的激活信號形成方式、藥物及免疫因子等的輸送載體、新的免疫調(diào)控功能、新的趨向行為、新的微環(huán)境調(diào)控及生成行為等），也就是仿生和人工改造優(yōu)化并舉。下面就兩個關(guān)鍵性的方面，我舉幾個例子談?wù)勎业囊恍┧伎?，僅供大家探討批判。
什么是新的靶向方式呢？
CAR-T相比較于天然的T細胞，其靶向方式本身已經(jīng)經(jīng)過了創(chuàng)造性的改造，賦予其繞過MHC限制性靶向這一優(yōu)點，而在這一單鏈抗體結(jié)合T細胞提供其靶向結(jié)合的方式，還有哪些方面可以進一步改造優(yōu)化呢？既然CAR這種結(jié)構(gòu)是來源于不同免疫細胞或成分結(jié)構(gòu)經(jīng)人工改造組合，那么靶向問題這方面的拓展，就要回歸到免疫系統(tǒng)本身的優(yōu)勢上面來。我們可以思考胞外單鏈抗體的靶向及其結(jié)合特性還有哪些可以嘗試改進或者改變的地方，可以進一步提高特異性，或者實現(xiàn)對TAA的輔助識別基礎(chǔ)上的量化靶向以提供T細胞不同程度的激活狀態(tài)，比如單鏈抗體親和力的不同狀態(tài)下的調(diào)控，比如linker修飾調(diào)控單鏈抗體和抗原的結(jié)合，比如單鏈抗體選取的抗原表位位置對激活狀態(tài)的影響（這一點在實體瘤組織中是否成立還需要進一步研究，同樣的，對CAR結(jié)構(gòu)做類似于TCR信號形成中力學(xué)研究方面的研究和改造不僅僅需要在體外成立，更重要的是在實體瘤組織中有效，因為這是一個三維的力學(xué)空間及多種混合細胞群體互作狀態(tài)）等。這是針對單一明確靶點的靶向。
那么，是否可以將抗體識別的多樣性優(yōu)勢賦予CAR-T，以實現(xiàn)對實體瘤高異質(zhì)性問題的有效解決？
讓免疫系統(tǒng)自身的優(yōu)勢經(jīng)過組合發(fā)揮這樣的作用，值得嘗試，這就是“讓免疫的回歸免疫”的初衷，我最近摸索設(shè)計的一個CAR-T在實體瘤治療中的應(yīng)用方式，就是基于這一點，讓免疫系統(tǒng)的優(yōu)勢組合自己去尋找靶點，為實體瘤患者做個體化篩選匹配。這樣的方式，相比較于傳統(tǒng)的基于測序?qū)ふ野悬c的精準醫(yī)療范式而言，是更加直接進行個體化匹配和篩選靶點的方式，直接產(chǎn)生個體化匹配的細胞產(chǎn)品，免去neoantigen的篩選及其對應(yīng)的TCR-T制備或者TILs的分選擴增等復(fù)雜工作?？梢哉f這是讓腫瘤的精準醫(yī)療模式突破單純的測序依賴性，而通過免疫系統(tǒng)的多樣性優(yōu)勢與個體化動物模型的更充分應(yīng)用和優(yōu)化組合，使免疫系統(tǒng)自己代替人工解決腫瘤免疫治療的難題。當(dāng)然，這一應(yīng)用方式需要解決外周免疫耐受調(diào)控和人源化模式動物的有效構(gòu)建和利用。
那么，什么是新的激活信號形成方式呢？
從CD19CAR-T在B細胞系腫瘤的臨床治療療效和眾多的CAR-T在基于實體瘤的基礎(chǔ)研究來看，CAR的胞內(nèi)信號形成中將第一信號第二信號進行嵌合，由同一受體或多受體同時進行激活這一形式是能夠有效的提供給T細胞激活和增殖信號的，然而，這種信號形成方式在實體瘤微環(huán)境中，面對腫瘤細胞和腫瘤相關(guān)免疫抑制細胞的相互作用，尤其是在實體瘤組織三維立體形態(tài)中，面對多細胞集群時，是否還能提供有效的激活和增殖信號？我們需要明確的一點是，同一受體同時激活雙信號的形式，意味著會被抑制性受體同時抑制，也面臨著高異質(zhì)性的挑戰(zhàn)，而雙信號分開獨立到兩個受體的形式又面臨著免疫突觸的無法有效集簇，導(dǎo)致結(jié)合的不穩(wěn)定（要明白TCR-T還具有CD4/8結(jié)合MHC提供第二結(jié)合力）及殺傷效應(yīng)分子釋放不足導(dǎo)致的殺傷效力不足。所以，在面對多細胞群體立體聚集狀態(tài)時，CAR-T的激活和殺傷信號形成應(yīng)該更多考慮免疫突觸的有效調(diào)控。
另一方面，在面對包括腫瘤細胞自身及腫瘤相關(guān)抑制細胞的免疫抑制受體作用時，結(jié)合免疫檢查點抗體在解決免疫抑制的同時意味著引進解除免疫抑制所帶來的副作用，而敲除或敲低免疫抑制受體意味著面臨CAR-T失控風(fēng)險，這方面，如能夠結(jié)合胞外配體蛋白基礎(chǔ)上按照universal形式應(yīng)用的CAR-T如能夠在體內(nèi)很好地進行對CAR-T激活的調(diào)控，或者結(jié)合人工添加的調(diào)控及自殺開關(guān)，還有一點希望。但這些組合方式，都會對臨床應(yīng)用帶來更多的不可控因素以及增加應(yīng)用難度和患者負擔(dān)。
那么，胞內(nèi)調(diào)控呢？
我們可以在對T細胞信號形成的仿生學(xué)基礎(chǔ)上，結(jié)合信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和形成的基礎(chǔ)，進行創(chuàng)新性改造工作，使T細胞的信號形成越過CAR這種胞內(nèi)信號形成方式，同時通過該受體的信號形成及轉(zhuǎn)導(dǎo)，在胞內(nèi)對免疫抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)進行抵抗，對免疫突觸的形成和定向集簇進行有效控制，提供給T細胞定向?qū)Ｒ恍詺奶卣?。這方面，可以參考CAR-T研究早期的一些文獻中對CAR的結(jié)構(gòu)摸索方面以及近幾年對CAR結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化方面一些研究，結(jié)合T細胞信號通路及其他信號通路調(diào)控改造相關(guān)研究進行一些思考。
當(dāng)然，除了上述一些列舉的問題和解決方式的思考，CAR-T應(yīng)用于實體瘤治療還有許多問題及可以嘗試的地方，諸如突破腫瘤基質(zhì)細胞屏障更好地進行浸潤、增強CAR-T在實體瘤微環(huán)境中的代謝競爭、實體瘤微環(huán)境中免疫耐受機制的反向應(yīng)用以調(diào)節(jié)和改善腫瘤微環(huán)境、“冷腫瘤”的預(yù)處理使之變成“熱腫瘤”等等吧，這些需要CAR-T挑戰(zhàn)的難題同時也給CAR-T帶來了更多可以改進的地方，我們需要打開思路，在“仿生學(xué)”基礎(chǔ)上更多地進行人工改造優(yōu)化，將更多的免疫系統(tǒng)的優(yōu)勢集合到T細胞身上，使其發(fā)揮作用。這一思路除了因為CAR-T這種形式的應(yīng)用取得最優(yōu)秀的免疫細胞臨床治療效果之外，另一個原因是，患者需要一種最簡單最有效的治療方式，臨床結(jié)果的評估也要求最簡單有效，制藥工業(yè)化也需要最簡單優(yōu)化有效的產(chǎn)品。所以，讓CAR-T通過最簡單的方式更多地進行胞內(nèi)調(diào)控和發(fā)揮多方面作用，將更有利于其在解決實體瘤治療復(fù)雜難題的同時確保其按照藥品進行臨床應(yīng)用。
另外，據(jù)這兩天的消息報道 KITE 已向FDA提交他們的CAR-T產(chǎn)品KTE-C19的生物制品許可申請，產(chǎn)品取名為axicabtagene ciloleucel（確實挺難讀的，難道簡稱AXIC，愛克斯克？），恭喜他們，希望進展順利！我們國內(nèi)的CAR-T產(chǎn)業(yè)界，經(jīng)過五月事件和產(chǎn)業(yè)陣痛，現(xiàn)在市場趨于理性和規(guī)范，近期據(jù)韓為東教授微信消息透露，他們團隊和CBMG合作的CD19CAR-T產(chǎn)品已完成產(chǎn)業(yè)化升級，近期通過CFDA備案已開始按照藥品正規(guī)流程進行I期臨床試驗，祝賀韓教授！同行們需要加油，一起努力加快進度。
后記——
人類與癌癥的戰(zhàn)爭經(jīng)歷了多少代人，近幾年腫瘤免疫治療的發(fā)展，讓我們似乎看到了勝利的曙光，而精準醫(yī)療及各種“計劃”，都希望能為這一勝利的到來貢獻一份力量，而我作為一個創(chuàng)業(yè)者，雖然面臨著各種困難，背后支撐我的，除了團隊給予我的信任和支持，更多的是我早期的攻克癌癥的理想，我想這也是大多數(shù)癌癥研究工作者和相關(guān)產(chǎn)業(yè)工作者的理想，所以我知道，我并不是一個人在戰(zhàn)斗，希望我們能夠廣泛合作，共同致力于攻克癌癥這一非常有意義的事業(yè)！在此借助細胞培養(yǎng)俱樂部微信公眾平臺分享我作為初學(xué)者和這個領(lǐng)域初生牛犢的一些思考，歡迎同行老師前輩朋友們批評指正交流，共同進步，早日實現(xiàn)我們共同的理想。
作者簡介：
