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CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程

发布日期:2022-05-04 来源:PSM志愿者

CAR-T(ChimericAntigenReceptor T):全称嵌合抗原受体T细胞免疫疗法。简单来说,就是给“T细胞”装上武器“CAR蛋白”,实现用自己的细胞治疗癌症!目前主要是针对血液肿瘤,比如B细胞淋巴瘤,那么以此为例,B细胞是怎么发展成肿瘤,又怎么用CAR-T疗法治疗呢?一起来看看。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


B细胞误入歧途

我们身体里数百万亿个细胞每时每刻都在经历着生长、复制、分裂和死亡,保证我们日常的生命活动。但是,细胞分裂可不会次次都这么完美,在各种诱因的影响下,遗传物质DNA的的复制出点小差错,就会出现“叛变份子”(基因突变细胞)。


但是,别怕,我们身体有自己的防御机制。

 第一:纠错机制,基因修复蛋白是一个庞大的纠错专家团队,他们可以修复每一个小错误,将“叛变份子”扼杀在摇篮里。

 第二:自杀机制,当基因修复蛋白无法修复时,“叛变份子”可能会良心发现,开始自杀,这就是我们通常听到的程序性细胞死亡或凋亡。

 第三:免疫监视,即人体自身的免疫系统有效地监视和攻击这些“叛变份子”。

免疫系统是我们人类身体健康的重要守护者,这个系统有两个重要的守卫兵,B细胞和T细胞,它俩分工合作,共同抵御外侮。但是当B细胞发生突变或受其他影响,并且成功越过人类防御机制的前两关,开始失控黑化叛变,不再尽职守责,开始胡作非为甚至践踏自己守护的土地,导致人类出现一系列比如发烧、盗汗等症状时,它就发展成了肿瘤。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


当然我们的T细胞也不是吃素的,人体的第三个防御机制此时就会开始发挥作用。但是在战斗过程中,B肿瘤细胞会非常狡猾的脱去带有肿瘤标记的外衣,逃脱T细胞的制裁,这就是我们所说的肿瘤细胞的“免疫逃逸”。从此,B肿瘤细胞成了一方恶霸,肆意蹂躏人类身体,硝烟四起……

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


T细胞升级打怪

T 淋巴细胞在体内活化需经历两个信号刺激:第一,第一信号如 TCR、CD3、CD4、CD8 等参与 T 细胞抗原识别及信号转导;第二,共刺激信号受体(如激活型2/7受体 CD28、CD137,抑制型受体 PD-1、CTLA-4)与相应配体结合,调控T细胞活性。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


B肿瘤细胞把我们的身体弄得乌烟瘴气,T细胞必须作出改变升级自己才能提高打“怪兽”的战斗力,当然这种升级都是在医护人员的协助下来完成的,具体是怎样的呢?

首先将患者体内的“抗癌卫士”T 细胞提取出来,通过基因工程改造,赋予它两种能力:(1)肿瘤识别能力,研究人员发现B肿瘤细胞表面都会表达一种蛋白CD-19,给T细胞装上能识别出CD-19的武器,就可以精准找到肿瘤细胞;(2)强大的杀伤力,给T细胞装上激活受体CD28或CD137,让其在战斗中一直保持活力。升级完之后就变成了CAR-T细胞,同时在体外进行大量增殖。最终,将这些战斗力超强的CAR-T细胞回输患者体内,定向杀死癌细胞。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


那么CAR-T细胞免疫疗法的前世今生是怎样的呢?

前 世

先驱(TIL)

美国外科医生 Steven A. Rosenberg 首先发现,肿瘤细胞附近总是浸润着一些T淋巴细胞(被称为“肿瘤浸润淋巴细胞”,Tumor Infiltrating Lymphocytes,TIL),于是尝试用这种T淋巴细胞去杀灭肿瘤细胞。

Rosenberg 最终发现部分T细胞确实会特异性聚集于肿瘤周围,但是力量太弱不足以消灭肿瘤细胞。于是他将这部分T细胞分离,并在体外培养增殖,然后再回输到患者体内,并分次向患者体内输入大剂量白介素 2,这种方法的有效率为40%,在当时被称为“过继性细胞免疫疗法”。

缺陷:是一种被动识别,针对部分免疫原性(抗原刺激机体产生免疫应答的能力)低的肿瘤,T细胞并不能有效识别。

第一代(scFv-T细胞)

以色列科学家Zelig Eshhar率先想到,与其说被动的等待DC细胞(树突状细胞)找到肿瘤抗原,将其加工处理后再主动递呈给T细胞让其识别,不如直接让T细胞主动去找肿瘤细胞。

当然,这种想法最初源于对MHC限制性的研究,怎样绕开MHC限制性呢?他先是找到一个合适的肿瘤相关抗原,然后给T细胞装上一个单链抗体(scFv-CDz),抗原与抗体相见恨晚,进而实现T细胞识别肿瘤细胞的完美助攻。

缺陷:1.肿瘤相关抗原(TAA)难以寻找;2.缺乏共刺激信号结构,即没有办法提供有效的共刺激分子持续激活CD28-B7通路,T细胞无法增殖,持久性差。所以以这种以单链抗体为基础的第一代CAR-T是失败的。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


两种产品结构:scFv-T细胞-CD137和scFv-T细胞-CD28。

第二代 scFv-T细胞-CD137

宾夕法尼亚大学的CarlH. June和他的团队以B细胞急性淋巴细胞CTL-019中的CD19为靶点抗原,用4-1BB(后命名为CD137)做共刺激结构域,属于第二代CAR-T。


第二代

2012年,名叫Emily Whitehead的小女孩由于急性白血病复发参与了第二代CAR-T的临床试验,最后成功出院,至今已经第九年了,她仍处于完全缓解中。第二代CAR-T经FDA批准后成为全世界第一个上市的CAR-T产品。


优势:T细胞上装上抗体scFv和共刺激信号结构CD137或CD28,scFv可以精准识别肿瘤细胞,CD137或CD28参与激活T细胞发挥作用。

今 生

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


第三代 scFv-T细胞-CD28-CD137

CD28-B7这条通路,共刺激信号较强,但却不能持久。而CD137,相比CD28,它的信号强度较低但是明显持续的更久,所以将二者结合,成功衍生第三代CAR-T。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


第四代

目前,第四代CAR-T并没有统一的标准,尚不成熟。部分是在第三代的基础上加上能够自动分泌白介素12的功能或者装上一个自杀基因,必要时能启动自杀模式。

限制与展望

CAR-T获批的适应证:

诺华的Kymriah:25岁以下耐药或第二次以及多次复发的B淋巴母细胞白血病。

Kite Pharma的Yescarta:经过两线或更多系统性治疗失败的成年大B细胞淋巴瘤,包括弥漫大B细胞淋巴瘤、原发纵隔大B细胞淋巴瘤、高级别B细胞淋巴瘤和滤泡性淋巴瘤转化而来的弥漫大B细胞淋巴瘤,但不适用于原发中枢神经系统淋巴瘤。

为什么适应症都是针对B淋巴细胞?

因为寻找合适的肿瘤抗原非常困难,而几乎所有的B细胞都会稳定的表达CD19,CAR-T正是以CD19为靶点抗原,所以其在B急淋和B细胞淋巴瘤上取得了很大的突破。

为什么有人用CAR-T疗法完全无效?

1.肿瘤微环境:肿瘤细胞会通过分泌部分抑制性的细胞因子,例如TGF-β和IL-10诱导T细胞往调节性T细胞方向分化;肿瘤细胞表达PD-L1,对表达PD-1的T细胞活化有抑制作用。所以使用CAR-T前,会先用化疗药物,在减轻肿瘤负荷的同时减少调节性T细胞的数量,为CAR-T创造合适的环境。

2.部分病人因为反复化疗,CAR-T生成后迅速衰竭,疗效大打折扣。

所以如何让CAR-T在体内长久持续或许是后续研究不得不面对的问题。

CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


CAR-T 的前世今生:细胞免疫疗法开启抗癌新征程


肿瘤的治疗之路上从来不是遍地鲜花,而是荆棘丛生,免疫治疗已经开启抗肿瘤治疗的新篇章,我们也将不断的探索、尝试,使CAR-T的机制更完善、副作用更小。国外也在尝试把CAR-T和造血干细胞移植结合起来实现1+1大于2的模式,有的公司也开始研究CAR-NK,即用NK细胞替代T细胞,在某些方面比CAR-T更有优势。有的CAR-T选择CD7为靶点,面向T淋母的患者,有的CAR-T以CD123为靶点,面向急性髓系白血病患者。相信不远的未来,我们会听到越来越多的好消息。


审稿专家:湖北省第三人民医院 主任药师 张明伟


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