撰文：南方醫(yī)科大學(xué) Mie

專家審核：江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院 李晶 教授

免疫細(xì)胞治療已然成為醫(yī)學(xué)發(fā)展的焦點(diǎn)。近年來，免疫細(xì)胞治療惡性腫瘤在全球各國逐漸擴(kuò)大應(yīng)用，并形成了一些專家共識(shí)及實(shí)踐建議。免疫細(xì)胞治療的問世，讓人類“攻克”惡性腫瘤又向前邁進(jìn)了一步。日前，science雜志上刊登了一則綜述，總結(jié)了用免疫細(xì)胞治療人類疾病所取得的進(jìn)展，以及工程化免疫細(xì)胞的新興策略、該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，特別強(qiáng)調(diào)迄今為止應(yīng)用最多的癌癥治療。

工程化免疫細(xì)胞療法是人為將免疫細(xì)胞進(jìn)行改造，以便輸入患者體內(nèi)時(shí)，識(shí)別和響應(yīng)疾病狀態(tài)，又被稱為“活著的藥物”。工程化免疫細(xì)胞療法已進(jìn)入臨床應(yīng)用，多種工程化T細(xì)胞療法被批準(zhǔn)用于治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤。眾多研究者正在進(jìn)行臨床前和臨床研究以改變免疫細(xì)胞的命運(yùn)和功能，將其廣泛應(yīng)用于癌癥、傳染病等。

免疫細(xì)胞治療的發(fā)展歷程

免疫細(xì)胞療法（ICT）首次出現(xiàn)在80年代末，從癌癥病人中分離出的腫瘤浸潤T細(xì)胞被用于治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，這些早期臨床試驗(yàn)的結(jié)果，推動(dòng)了ICT的探索和發(fā)展，并將ICT應(yīng)用于傳染病和自身免疫等。然而，T細(xì)胞免疫療法還面臨著大量挑戰(zhàn)，如在許多類型的癌癥中，分離和制備大量具有功能的腫瘤特異性T細(xì)胞較為困難等。

工程化免疫細(xì)胞的方法包括藥理操作和基因修飾等多種技術(shù)。它們可以在細(xì)胞治療輸注前于體外進(jìn)行，也可以直接在體內(nèi)進(jìn)行。基因工程在臨床上ICT的發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，有幾個(gè)重要的修改類別：

(i)抗原受體工程化：包括轉(zhuǎn)基因T細(xì)胞受體(TCRs)和嵌合抗原受體(CARs)；

(ii)調(diào)節(jié)代謝、存活和增殖等自然特性的基因回路；

(iii)引入輔助基因，為免疫細(xì)胞提供新功能；

第一個(gè)FDA批準(zhǔn)的免疫細(xì)胞治療產(chǎn)品是以細(xì)胞為基礎(chǔ)的癌癥疫苗Provenge，該療法于2010年在美國獲得批準(zhǔn)。

在過去的5年中，6種用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤的CAR-T細(xì)胞療法和一種用于治療先天性無胸腺癥免疫缺陷的工程胸腺組織療法已在美國獲得批準(zhǔn)。

此外，包含腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞的ICT以及用于表達(dá)明確T細(xì)胞受體的T細(xì)胞療法獲批在即，以及數(shù)千項(xiàng)針對(duì)不同疾病的免疫細(xì)胞療法的臨床試驗(yàn)也在緊鑼密鼓進(jìn)行中。這些都預(yù)示著免疫細(xì)胞治療龐大的臨床應(yīng)用前景。

CAR-T免疫細(xì)胞療法的臨床進(jìn)展

2017年，第一個(gè)獲批的“細(xì)胞和基因療法”是一種靶向CD19的CAR-T細(xì)胞療法。CAR 的表達(dá)使T細(xì)胞以一種不依賴MHC的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)抗原的特異性識(shí)別，并有效地啟動(dòng)細(xì)胞的細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)其產(chǎn)生細(xì)胞因子并進(jìn)行擴(kuò)增，在某些情況下，還啟動(dòng)長期記憶形成。

第一代CAR結(jié)構(gòu)域單一，臨床療效有限，第二代CAR加入CD28或4-1BB的共刺激信號(hào)結(jié)構(gòu)域，靶向CD19抗原，早期試驗(yàn)顯示對(duì)B細(xì)胞淋巴瘤和白血病有效。此后十年，靶向CD19的CAR-T細(xì)胞的臨床開發(fā)進(jìn)展迅速，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了4種不同CD19靶向的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)物用于B細(xì)胞惡性腫瘤，早期臨床研究提示這些產(chǎn)物對(duì)難治性或復(fù)發(fā)性疾病患者存在良好療效，可與標(biāo)準(zhǔn)高劑量化療相比。

此外，兩種靶向B細(xì)胞成熟抗原（BCMA）的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品已在多發(fā)性骨髓瘤中進(jìn)行測試并且獲得批準(zhǔn)，且在病人中響應(yīng)良好。

與此同時(shí)，基于轉(zhuǎn)基因的T細(xì)胞受體（TCR-T cells）的ICT也在研究中。與CAR-T細(xì)胞相比，TCR-T細(xì)胞可以識(shí)別源自突變或過表達(dá)的細(xì)胞內(nèi)蛋白的肽，從而擴(kuò)大了潛在抗原靶標(biāo)的空間。TCR-T試驗(yàn)還處于早期階段，但已經(jīng)看到了有希望的客觀緩解率。

CAR-T免疫細(xì)胞治療癌癥之外的疾病

T細(xì)胞療法已被用于癌癥以外的疾病的臨床試驗(yàn)，如自身免疫、移植耐受和移植物抗宿主病，盡管其中許多研究還處于非常早期的階段：用CD19 CAR-T細(xì)胞產(chǎn)物治療難治性狼瘡患者，發(fā)現(xiàn)患者全身自身抗體水平迅速下降和疾病緩解；

當(dāng)前正在進(jìn)行的CAR-T識(shí)別I類MHC分子人白細(xì)胞抗原HLA-A2，抑制HLA-A2腎臟和肝臟移植的排斥反應(yīng)臨床試驗(yàn)；

在HIV中，測試了以HIV-1中和抗體作為結(jié)合域產(chǎn)生的CAR，被證明是安全的，且在患者暫時(shí)暫?？鼓孓D(zhuǎn)錄病毒治療后延遲病毒反彈長達(dá)10周，并暫時(shí)減少了病毒庫。此外，基于其他免疫細(xì)胞的療法現(xiàn)在也進(jìn)入臨床試驗(yàn)中。

現(xiàn)在有數(shù)百家機(jī)構(gòu)正在開發(fā)新型工程化T細(xì)胞，使用CAR，TCR和各種新的合成抗原受體，以及增強(qiáng)T細(xì)胞功能的其他功能。目前，clinicaltrials.gov上列出的“CAR-T細(xì)胞”的臨床試驗(yàn)超過1000項(xiàng)。

免疫細(xì)胞治療的發(fā)展策略一：體外細(xì)胞工程

受到生物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的啟發(fā)，研究人員設(shè)計(jì)了復(fù)雜的工程免疫細(xì)胞，使其能夠感知和響應(yīng)不同的刺激組合，并增強(qiáng)其療效。從臨床角度來看，治療性免疫細(xì)胞設(shè)計(jì)有三個(gè)主要目標(biāo)：提高靶點(diǎn)特異性、有效性和安全性。監(jiān)管、制造和商業(yè)（例如成本）挑戰(zhàn)也開始影響細(xì)胞療法。從離體工程的角度來看，臨床細(xì)胞設(shè)計(jì)目標(biāo)通常通過三種基因和分子工程方法實(shí)現(xiàn)，包括受體工程、宿主細(xì)胞基因組工程和治療有效載荷協(xié)同工程。

抗原受體工程：對(duì)免疫細(xì)胞表面受體進(jìn)行修飾和蛋白質(zhì)工程，以提高靶向特異性和安全性，最典型的就是CARs。CARs結(jié)合了TCR和共刺激受體信號(hào)結(jié)構(gòu)域，控制T細(xì)胞增殖、效應(yīng)功能和代謝適應(yīng)性，明確靶向、殺傷特定癌細(xì)胞。與TCR相比，CAR能夠靶向任何表面抗原，但抗原敏感性低?；诖?，研究者開展了混合型受體設(shè)計(jì)：結(jié)合CAR和TCR的優(yōu)勢的TruCs（T細(xì)胞受體融合結(jié)構(gòu)）、STARs[合成TCR和抗原受體]和HIT[HLA非依賴性TCR]，這些新受體顯示出明顯的體內(nèi)活性和抗原敏感性。

治療有效載荷協(xié)同工程：除了表達(dá)抗原特異性受體外，改變工程化免疫細(xì)胞表達(dá)的治療性有效載荷，還為調(diào)節(jié)細(xì)胞功能提供了附加維度。當(dāng)與CAR表達(dá)相結(jié)合時(shí)，它們有時(shí)被稱為“裝甲”CAR或TRUCK（T細(xì)胞重定向到普遍細(xì)胞因子殺傷）。一些最有希望的治療有效載荷是分泌因子，如細(xì)胞因子、治療性抗體或重塑腫瘤微環(huán)境，激活藥物前體的酶。當(dāng)前正在開展的研究有：設(shè)計(jì)表達(dá)IL-15的NK細(xì)胞，IL-15是NK細(xì)胞存活的關(guān)鍵細(xì)胞因子；轉(zhuǎn)導(dǎo)表達(dá)IL-12的骨髓細(xì)胞以對(duì)抗實(shí)體瘤中發(fā)現(xiàn)的免疫抑制基因標(biāo)記。

基因組工程：除了腫瘤特異性受體和免疫調(diào)節(jié)因子的表達(dá)外，最近的工作已證明改造免疫細(xì)胞基因組工程提高細(xì)胞治療有效性和安全性。此外，如果免疫細(xì)胞來源是同種異體的，基因組工程還可以降低細(xì)胞療法輸入后可能會(huì)引起的排斥反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。此外，已經(jīng)對(duì)免疫細(xì)胞進(jìn)行了許多敲除篩選以鑒定基因，我們現(xiàn)在正在等待，看看哪一種在臨床上影響最大。在最近一項(xiàng)針對(duì)八名患者的臨床試驗(yàn)中，使用CRISPR-Cas將CD19 CAR整合到PD-1位點(diǎn)的T細(xì)胞在一些患者中顯示出87%的完全緩解率，并且沒有免疫效應(yīng)細(xì)胞相關(guān)的神經(jīng)毒性綜合征。

免疫細(xì)胞治療發(fā)展策略二：體內(nèi)細(xì)胞工程

在過繼轉(zhuǎn)移后，工程化免疫細(xì)胞在尋找和破壞其靶標(biāo)方面面臨許多挑戰(zhàn)，包括存活足夠的時(shí)間，歸巢到適當(dāng)?shù)牟课徊⑽屑?xì)胞，以及維持適當(dāng)?shù)谋硇鸵郧宄┌Y等。為克服上述困難，研究者發(fā)展了一系列技能，包括開發(fā)將免疫細(xì)胞遞送至指定位點(diǎn)的材料，用外界可控的線索來指示轉(zhuǎn)移的細(xì)胞，以及直接對(duì)生物體進(jìn)行遺傳操縱。

靶向刺激轉(zhuǎn)移細(xì)胞：通過對(duì)轉(zhuǎn)移的細(xì)胞提供有針對(duì)性的體內(nèi)刺激的策略，實(shí)現(xiàn)治療效果和安全性的適當(dāng)平衡。例如，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的小分子藥物具有良好的生物利用度和藥代動(dòng)力學(xué)，因此已被用于控制基因開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程化T細(xì)胞功能的快速、可逆的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。這將允許我們嚴(yán)格控制CAR-T細(xì)胞治療的活性，同時(shí)減少臨床前研究中T細(xì)胞的耗竭，并且還提供了安全開關(guān)，允許在毒性發(fā)作時(shí)關(guān)閉細(xì)胞活性。例如，將細(xì)胞因子包裝成納米顆粒和微粒，這些納米顆粒和微粒可以在轉(zhuǎn)移前粘附到免疫細(xì)胞上，或通過代謝標(biāo)記靶向體內(nèi)免疫細(xì)胞，以使細(xì)胞因子活性定位到所需的治療部位，具有最小的全身暴露，減輕副作用。

調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的工程化系統(tǒng)：生物材料策略提供了另一個(gè)提高 ICT 有效性的機(jī)會(huì)，該策略允許我們直接在體內(nèi)操縱免疫細(xì)胞，并且可以與宿主免疫和過繼細(xì)胞治療進(jìn)行協(xié)同應(yīng)用。生物材料可以在惡劣的環(huán)境中保護(hù)分子和細(xì)胞貨物，將治療定位到所需的解剖位置，并控制宿主細(xì)胞的運(yùn)輸和活化。如通過一定的載體將T細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞等輸送到所需位置病保持理想表型，發(fā)揮其細(xì)胞功能。

體內(nèi)直接基因修飾：在轉(zhuǎn)移前對(duì)培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行工程化改造不僅過程復(fù)雜、造價(jià)昂貴，且耗時(shí)長。這些限制因素促使人們探索原位基因修飾宿主細(xì)胞的方法，來繞過體外操作的阻礙。CAR編碼逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒已被整合到用于轉(zhuǎn)移人類免疫細(xì)胞的植入式支架中，從而在體內(nèi)生成CAR-T細(xì)胞。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一方法有效。

小結(jié)：總的來說，工程化免疫細(xì)胞用于治療已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步，但尋找更安全、更有效的免疫細(xì)胞治療方法仍存在巨大的探索空間。工程化免疫細(xì)胞的高昂成本和復(fù)雜制造過程，是免疫細(xì)胞療法在醫(yī)學(xué)上的長期應(yīng)用所面臨的兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。為了使工程化免疫細(xì)胞療法充分發(fā)揮其潛力，未來仍然需要多樣化的科學(xué)努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] Irvine DJ, Maus MV, Mooney DJ, Wong WW. The future of engineered immune cell therapies. Science. 2022;378(6622):853-858. doi:10.1126/science.abq6990