腫瘤免疫專家很早就意識(shí)到免疫系統(tǒng)在對(duì)抗腫瘤時(shí)起到了關(guān)鍵性的作用，但是早期的嘗試均不盡如人意，原因在于早期研究沒能將免疫系統(tǒng)中關(guān)鍵的T細(xì)胞的殺傷能力充分激活。
追溯到1980年，人們通過將T細(xì)胞從病人身體中提取出來，體外培養(yǎng)，擴(kuò)增，然后再重新注射回病人體內(nèi)的方式來對(duì)抗腫瘤，這一方法成效甚微，因?yàn)榇蟛糠諸細(xì)胞在重新注射回患者體內(nèi)之后很快就失去活性。
June 和 Levine在90年代中期一直在嘗試通過強(qiáng)化自身免疫，或者說使用強(qiáng)化的T細(xì)胞治療HIV的研究，其所使用的理念和技術(shù)如今已經(jīng)得到了認(rèn)可。
過去幾年，嵌合抗原受體的T細(xì)胞—或CAR-T—的概念已近家喻戶曉，超過1000名白血病或淋巴瘤患者接受過相關(guān)的臨床試驗(yàn)，其中絕大部分患者的存活時(shí)間超過了預(yù)期，近百人甚至痊愈。
CAR-T在白血病或淋巴瘤治療領(lǐng)域的成果已經(jīng)證明CAR-T理念和技術(shù)的正確，目前要做的就是將這一技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，使得其他類型的腫瘤患者也能收益。
渦輪增壓版T細(xì)胞
最初的設(shè)想其實(shí)很簡單，就是如何增強(qiáng)T細(xì)胞的殺傷能力。通常，T細(xì)胞需要接收到樹突狀細(xì)胞給予的信號(hào)才能激發(fā)自身的殺傷能力，包括分化，產(chǎn)生大量針對(duì)同一靶點(diǎn)的相同個(gè)體，以及釋放一種叫做細(xì)胞因子的化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)可以刺激機(jī)體產(chǎn)生更強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，但是幾天之后，T細(xì)胞就失去活性，身體就恢復(fù)到正常狀態(tài)。
June和Levine在90年代中期試圖通過體外培養(yǎng)T細(xì)胞的方法治療HIV。當(dāng)時(shí)面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何激活T細(xì)胞，理論上講，將T細(xì)胞暴露在同樣從患者體內(nèi)取出的樹突狀細(xì)胞就可以實(shí)現(xiàn)激活。但是，樹突狀細(xì)胞的數(shù)量和質(zhì)量在癌癥或HIV患者體內(nèi)差異很大，幾乎無可操作性。最終，他們使用涂抹兩種蛋白的微小磁粒來模擬并改善了這種刺激作用，這一方法目前成為被廣泛應(yīng)用于體外培養(yǎng)T細(xì)胞的技術(shù)。
重塑T細(xì)胞
機(jī)體在增強(qiáng)自身免疫能力對(duì)抗惡性細(xì)胞時(shí)需要面對(duì)兩個(gè)挑戰(zhàn)：第一，惡性細(xì)胞可能來源于自身細(xì)胞的畸變，而我們的免疫系統(tǒng)一般情況下不會(huì)對(duì)自身細(xì)胞進(jìn)行攻擊，這就使得大部分來源于自身的惡性細(xì)胞得以逃逸。第二，惡性細(xì)胞會(huì)使用各種手段躲避免疫系統(tǒng)的擊殺，或者干擾免疫系統(tǒng)正常運(yùn)行。
為了避免自身健康細(xì)胞受T細(xì)胞攻擊，T細(xì)胞需要同時(shí)識(shí)別目標(biāo)細(xì)胞表面上兩個(gè)關(guān)鍵的分子才能進(jìn)攻。第一個(gè)是一種蛋白復(fù)合物，MHC分子，由樹突狀細(xì)胞呈遞給T細(xì)胞的抗原。第二個(gè)是共同刺激性配體，提供T細(xì)胞進(jìn)攻指令。若想T細(xì)胞進(jìn)攻，二者缺一不可。因此，惡性細(xì)胞有兩種逃逸T細(xì)胞追殺的方法，阻止MHC產(chǎn)生，或呈遞使T細(xì)胞“關(guān)”的共同刺激性配體。
在洞悉激活T細(xì)胞的自然途徑之后，科學(xué)家們不禁自問，若T細(xì)胞可以從遺傳水平得到改造，使其可以識(shí)別惡性細(xì)胞表面特有的信號(hào)，而無視是否有MHC？ 若T細(xì)胞可以不再遵從其天生的“兩步”進(jìn)攻過程而直接對(duì)腫瘤進(jìn)攻？而這些問題的答案，在CAR-T技術(shù)成功問世之前是沒有人敢正面回答的。
解決的答案，從基因水平武裝T細(xì)胞，通過安裝人造分子(CAR)，一次性解決識(shí)別和激活的問題。事實(shí)上，單克隆抗體結(jié)合T細(xì)胞刺激蛋白似乎是一種不錯(cuò)的選擇，通過設(shè)計(jì)一種類單抗的CAR，將其一部分暴露于T細(xì)胞外，用于結(jié)合腫瘤細(xì)胞的受體，另一部分植于T細(xì)胞內(nèi)，用于在結(jié)合腫瘤細(xì)胞之后產(chǎn)生足夠的刺激。
此時(shí)，問題的核心變成如何讓T細(xì)胞產(chǎn)生所需的抗體激活分子(antibody-activator molecule)，他們想到了使用HIV病毒(HIV病毒是一種專門入侵免疫系統(tǒng)的病毒，它可以將自身基因整合到T細(xì)胞的基因上)，將HIV病毒上有害的部分替換為抗體激活嵌合體基因(antibody-activator chimera)，然后用這種改造過的HIV病毒感染從患者體內(nèi)提取的T細(xì)胞，就像特洛伊木馬一樣將必要的遺傳信息帶入T細(xì)胞內(nèi)，并改造了T細(xì)胞，后代T細(xì)胞會(huì)在表面表達(dá)CAR。
實(shí)踐檢驗(yàn)
在90年代中期至2000年，June 和 Levine與他人合作不斷完善了HIV對(duì)T細(xì)胞的改造技術(shù)，為之后的CAR-T技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
之后，科學(xué)家們開始考慮應(yīng)該把T細(xì)胞改造成什么樣，改造之后的T細(xì)胞應(yīng)該只攻擊惡性細(xì)胞，而非健康細(xì)胞，但是惡性細(xì)胞都是由健康細(xì)胞演變而來的，他們幾乎擁有相同的抗原，這就使得T細(xì)胞很難區(qū)分二者。
白血病和淋巴腫瘤都是由B細(xì)胞惡性增殖造成的，這種腫瘤細(xì)胞表面有種特殊的蛋白CD19，該蛋白僅在白血病和淋巴瘤腫瘤細(xì)胞表達(dá)，健康細(xì)胞不表達(dá)。這使得CD19成為了完美的靶點(diǎn)。
June 和 Levine首先在小鼠身上測試了理論的可行性，在得到肯定的結(jié)果后，于2010年初，他們挑選了3名其他治療方法無效的晚期CLL患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
第一個(gè)接受實(shí)驗(yàn)的是William Ludwig，有近十年的白血病病史，在2010年8月接受了改造T細(xì)胞的注射，但是在注射10天之后，出現(xiàn)了一系列劇烈的不良作用，發(fā)燒，低血壓，呼吸困難。后來人們意識(shí)到這種不良作用是由于改造的T細(xì)胞產(chǎn)生過多細(xì)胞因子引起的。幸運(yùn)的是William Ludwig最終還是挺了過來，一個(gè)月后，他的身體里已經(jīng)沒有白血病B細(xì)胞了，并且在6年間未出現(xiàn)復(fù)發(fā)的情況，其他兩名受試者身上也出現(xiàn)了這樣令人欣喜的結(jié)果。
經(jīng)過這樣改造的T細(xì)胞究竟多有活力？后期研究顯示，改造的T細(xì)胞可以在患者的血液和骨髓中增殖。據(jù)估計(jì)，每個(gè)CAR-T細(xì)胞可以殺死1,000至93,000個(gè)腫瘤細(xì)胞。在初次注射一個(gè)月之后，將后代細(xì)胞從患者體內(nèi)取出，發(fā)現(xiàn)這時(shí)候的T細(xì)胞依然可以在體外繼續(xù)殺傷惡性細(xì)胞。
之后，由于缺乏經(jīng)費(fèi)，當(dāng)局認(rèn)為這樣的實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)太高，項(xiàng)目不得不暫時(shí)擱置。June 和 Levine將已有臨床研究發(fā)表在國際頂尖雜志上，并得到了重視。
之后通過各方努力，以及一些公司確實(shí)看到了這一技術(shù)的應(yīng)用前景，June 和 Levine開始著手開始新的臨床試驗(yàn)，在制藥企業(yè)諾華(Novartis)的幫助下，他們開始對(duì)兒童患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并最終于今年成功上市全球首款CAR-T治療方法，另外一家很可能獲FDA批準(zhǔn)的是Kite。
目前，CAR-T療法所面臨的主要挑戰(zhàn)：1) 不良反應(yīng)很強(qiáng)，主要是細(xì)胞因子引起的一系列不良反應(yīng)。2) 需要找到除了CD19之外的靶點(diǎn)，才能治療更多種類的腫瘤。雖然進(jìn)展很緩慢，失敗，倒退都在所難免，但是誰又能說未來不是光明的呢？
1. Marcela V. Maus et al. in Annual Review of Immunology, Vol. 32, pages 189–225; 2014.
2. a.S. L. Maude et al. in New England Journal of Medicine, Vol. 371, No. 16, pages1507–1517; October 16, 2014.
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