知识要点
● 尽管CAR-T细胞疗法在治疗血液系统恶性肿瘤时显示出了显著的疗效，但既有疗法仍存在一定的局限性，例如：复杂的生产流程、高昂的生产成本、对实体瘤疗效较差、以及一些免疫相关副作用等。
● 新的研究进展也带来了新的希望，例如：通用型CAR-T疗法通过开发健康捐赠者T细胞的方法，一次性为多位患者提供CAR-T细胞，从而降低了整体成本。在体内应用方法方面，通过植入支架的方式以达到在体内制造和释放CAR-T细胞。以上这些进展，都有望使CAR-T疗法得到更广泛的应用并降低成本。
● 为提高CAR-T细胞疗法在实体肿瘤治疗中的疗效，许多新方法正得到探索和研究，例如与mRNA疫苗和溶瘤病毒的联用方法、“armored” CARS,、以及肿瘤微环境的修复。
简介
2022年2月，宾夕法尼亚大学的Carl June和David Porter在《自然》杂志上发表文章称，两名接受过嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）癌症治疗的患者在接受治疗的12年后仍处于病情好转状态。June 甚至断言 CAR T 疗法实际上可以治愈一些白血病患者[1][2]。
美国国家癌症研究所对CAR-T细胞疗法的描述是：CAR - T疗法是在实验室中改变病人的T细胞从而使其攻击癌细胞的一种治疗方法。T细胞取自患者的血液。然后将一种特殊受体的基因与患者癌细胞上的某种蛋白质结合，同时将该基因添加到实验室中的T细胞中。这种特殊的受体被称为嵌合抗原受体(CAR)。最后，在实验室中培养大量的CAR-T细胞，并输注给患者。CAR-T疗法已经应用在治疗血液系统恶性肿瘤[3]。
在过去的12年里，CAR-T细胞无疑是癌症疗法取得重大突破的一个关键促进因素，但复杂且成本高昂的成产流程，较难穿透实体肿瘤微环境的缺陷都进一步限制了CAR-T疗法的发展。此外，CAR-T细胞疗法可能会导致严重的副作用，例如可以危及生命的细胞因子风暴。一项 CAR-T治疗试验最近在两名患者的死亡被报告后叫停[4]。研究人员和生物制药公司还在继续探索和研究，以谋求克服这些局限性[5]。
药物生产和递送方面的研究进展
CAR-T细胞疗法最大的局限性之一是药物生产需要花费大量成本和时间，此外，有能力提供治疗药物的机构数量也十分有限。生产流程涉及许多复杂的步骤，包括提取患者的T细胞、编辑CAR（将T细胞导向癌症细胞）、在实验室中培养CAR-T细胞、以及将其重新注入患者体内。这一流程的成本非常高，并且根据NCI的统计，完成生产一般需要2到8周。许多新方法正在研究中，以期改进生产和递送流程。
● 以通用型（异体）CAR-T细胞疗法替代个体化（自体）CAR-T细胞疗法
有一种可行的方法是，从健康捐赠者体内提取T细胞，进而生产CAR-T细胞，以替代以往从患者自身提取细胞的方法，使更多患者能够获得CAR-T细胞治疗。如果能一次性为数十名患者生产T细胞，总体生产成本就有望降低；同时，医院还能将这些细胞冷冻保存，以便不同医疗机构中的患者能够共享同一批细胞药物[6]。
多家生物技术公司正在开发的另一种方法是，使用诱导多能干细胞（iPSC）作为T细胞的前体，iPSC可通过编辑添加CAR，然后在细胞库中生成T细胞[7]。
● 缩短生产时间
在开拓新方法的同时，宾夕法尼亚大学医院（CAR-T细胞疗法的先驱研究机构之一）的研究人员最近发表了一篇文章，介绍了针对现有的自体生产工艺的一些改进方法。他们报告了一项临床前研究，该研究表明，使用从外周血中提取的T细胞，可以在24小时内培养出功能性CAR-T细胞，而无需进行T细胞激活或体外扩增。该生产工艺的效率有可能受到培养基配方和容器的表面积-体积比的影响[8]。
● 新型体内给药方式
多项创新方法正处于临床前开发阶段，旨在寻找体内给药方式来发展CAR-T疗法来生成CAR-T细胞。例如，北卡州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员开发了一种可植入支架，可在体内生成和释放CAR-T细胞。在用于T细胞编辑和释放的多功能海藻酸盐支架（MASTER）中，植入了人类血细胞和编码CD19的逆转录病毒颗粒，作为病毒载体介导的基因转移的合适平台，支架植入后可介导功能性CAR-T细胞在小鼠体内释放[9]。
其他体内方法还包括，基于可与目标T细胞表面蛋白结合的Fusogen递送载体进行基因治疗、以及使用双特异性小分子适配子来标记肿瘤的平台[10]。
实体肿瘤治疗方面的研究进展
基于CAR-T的癌症疗法的另一个局限性是，这类疗法对实体肿瘤明显缺乏疗效。根据美国国家癌症研究所网站提供的信息，六种CAR-T细胞疗法已经获得FDA批准，可用于血液肿瘤的治疗；与此相对的是，尽管已有一些研究探索了CAR-T细胞疗法在实体肿瘤（乳腺癌和脑癌）治疗中的应用，但这些应用均仍处在试验阶段。若干新方法目前正在研究中，以期提高CAR-T细胞疗法针对实体肿瘤的疗效。
● 与mRNA疫苗的联用
BioNTech目前正在开发一种新方法，即CAR-T细胞疗法与mRNA疫苗的联用，该疫苗编码的蛋白与CAR-T靶向的蛋白相同。这一方法旨在促进CAR-T细胞在体内的扩增和存留，有望提升CAR-T细胞治疗实体肿瘤的疗效。BioNTech在AACR2022上公布了一项小型I期研究的早期结果，该方法在肿瘤杀伤的安全性和有效性方面都取得了令人鼓舞的进展[11]。
● 与溶瘤病毒的联用
梅奥诊所医学中心的研究人员开发了另一种创新方法，即CAR-T细胞疗法与一种癌细胞杀伤病毒的联用。在临床前模型中开展了试验，结果显示，相较于单独使用CAR-T细胞疗法或病毒，这种病毒载体CAR-T细胞双重疗法能够更有效地靶向和治疗实体肿瘤[12]。
● “Armored” CARs
肿瘤微环境中的T细胞衰竭和敌对信号使CAR-T细胞难以针对实体肿瘤发挥疗效。研究人员正在开发一种“装甲”CAR-T细胞来解决此类问题。例如，一名研究人员正在研究一种对TGF-β具有抗性的CAR细胞；TGF-β蛋白能够抑制T细胞活性，帮助癌细胞逃脱免疫系统的侦测[13]。
● 肿瘤微环境的修复
穿透实体肿瘤微环境（包括间质和血管系统）对CAR-T细胞来说是一项挑战。PAK4已经进入研究人员的视野，这是一种可调节异常血管化的蛋白激酶。一项临床前研究表明，PAK4可减少小鼠的血管异常，改善T细胞浸润，并抑制胶质母细胞瘤的生长[14]。
总结
总而言之，对于血液肿瘤而言，CAR-T细胞疗法可以为部分患者带来长期疗效，但其临床获益受到了特定因素的制约，包括复杂的制造流程和高昂的成本以及在在实体肿瘤治疗中缺乏疗效。然而，该领域的最新研究进展为患者带来了希望，CAR-T细胞疗法有望得到更广泛的治疗应用，并针对更多类型的癌症发挥疗效。
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参考资料
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2. Melenhorst, J.J., Chen, G.M., Wang, M. et al. Decade-long leukaemia remissions with persistence of CD4+ CAR T cells. Nature 602, 503-509 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04390-6
3. National Institutes of Health National Cancer Institute web site. Definition of CAR T-cell therapy – NCI Dictionary of Cancer Terms – National Cancer Institute Accessed 25Apr2022 https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-terms/def/car-t-cell-
4. CAR T-cell therapy trial paused after two patient deaths (healio.com) Accessed 02May2022. https://www.healio.com/news/hematology-oncology/20220301/car-tcell-therapy-trial-paused-after-two-patient-deaths
5. ipkin M. CAR-T cells: off the shelf and on the mark. Genetic Engineering and Biotechnology News, 01Sep2021. CAR T Cells: Off the Shelf and On the Mark (genengnews.com) Accessed 25Apr2022. https://www.genengnews.com/topics/cancer/car-t-cells-off-the-shelf-and-on-the-mark/
6. ing A. The less personal touch. Nature Vol. 585, 25 September 2020. https://media.nature.com/original/magazine-assets/d41586-020-02675-w/d41586-020-02675-w.pdf
7. Zipkin, p. 2.
8. Ghassemi, S., Durgin, J.S., Nunez-Cruz, S. et al. Rapid manufacturing of non-activated potent CAR T cells. Nat Biomed Eng 6, 118-128 (2022). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00842-6
9. Agarwalla, P., Ogunnaike, E.A., Ahn, S. et al. Bioinstructive implantable scaffolds for rapid in vivo manufacture and release of CAR-T cells. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01245-x
10. Zipkin, p. 4.
11. New CAR-T cell therapy for solid tumors was safe and showed early efficacy. AACR web site. New CAR T-cell Therapy for Solid Tumors Was Safe and Showed Early Efficacy – American Association for Cancer Research (AACR). Accessed 28Apr2022. https://www.aacr.org/about-the-aacr/n
12. Evgin L, Kottke T, Tonne J, Thompson J, Huff AL, van Vloten J, Moore M, Michael J, Driscoll C, Pulido J, Swanson E, Kennedy R, Coffey M, Loghmani H, Sanchez-Perez L, Olivier G, Harrington K, Pandha H, Melcher A, Diaz RM, Vile RG. Oncolytic virus-mediated expansion of dual-specific CAR T cells improves efficacy against solid tumors in mice. Sci Transl Med. 2022 Apr 13;14(640):eabn2231. doi: 10.1126/scitranslmed.abn2231. Epub 2022 Apr 13. PMID: 35417192.
13. Chang ZL, Lorenzini MH, Chen X, Tran U, Bangayan NJ, Chen YY. Rewiring T-cell responses to soluble factors with chimeric antigen receptors. Nat Chem Biol. 2018 Mar;14(3):317-324. doi: 10.1038/nchembio.2565. Epub 2018 Jan 29. PMID: 29377003; PMCID: PMC6035732.
14. Ma, W., Wang, Y., Zhang, R. et al. Targeting PAK4 to reprogram the vascular microenvironment and improve CAR-T immunotherapy for glioblastoma. Nat Cancer 2, 83-97 (2021). https://doi.org/10.1038/s43018-020-00147-8
