五、CAR-T療法

 

（一）主要適應癥和常見血液瘤流行病學

淋巴瘤、白血病及多發性骨髓瘤等血液疾病是中國常見的惡性腫瘤，血液瘤診斷通常是骨髓檢查和影像檢查。大部分患者會選擇化療、靶向藥、免疫藥物治療，條件合適的患者會選擇骨髓移植。當前療法的主要缺陷體現在總反應率低、復發率高、副作用大、治療周期長、價格昂貴。由于關鍵藥物的缺失、輔助療法的不足、早期診斷率的低下，我國血液瘤5年存活率較低，非霍奇金氏淋巴癌和多發性骨髓瘤的5年存活率分別約為37%和25%，遠低于美國同期適應癥存活率。復雜性及復發性的惡性血液病缺少有效治療手段，CAR-T療法獲批產品多用于四線、三線治療，用于二線、一線適應癥的臨床試驗正在進行中。

圖｜血液腫瘤CAR-T商業化產品

淋巴瘤是淋巴細胞(B細胞、T細胞)等在淋巴結中癌變導致的一種惡性腫瘤，常見的發病區包括脖頸、腋下、腹部、骨盆等。根據發病時細胞形態的不同，淋巴瘤分為兩類，霍奇金淋巴瘤(HL)約占10%，非霍奇金淋巴瘤(NHL)約占90%白血病根據發病細胞的不同，可以分為淋巴細胞白血病(LL)和髓細胞白血病(ML)，根據發病急緩又可以進一步分為急性和慢性，淋巴性白血病ALL和CLL，髓細胞白血病AML和CML。

圖｜CAR-T療法主要適應癥

血液瘤主要包括非霍奇金氏淋巴瘤(NHL)和多發性骨髓瘤(MM)，2020年全球分別新增約54萬和18萬患者，死亡人數分別為26萬和12萬。非霍奇金氏淋巴瘤包括多種淋巴瘤，其中最為普遍的是彌漫大B細胞淋巴瘤和濾泡型淋巴瘤。我國非霍奇金氏淋巴癌和多發性骨髓瘤2020年新增患者分別約9萬和2萬，且呈快速增長趨勢。

CD19是B細胞增殖、分化、活化及抗體產生有關的重要膜抗原，是B細胞淋巴瘤的最好標記；BCMA在漿細胞中高水平選擇性表達，是理想的多發性骨髓瘤治療靶點。

圖｜常見血液瘤流行病學

（二）CAR-T療法面對的挑戰和解決策略

 

CAR-T療法取得了巨大成功，但在有效性、安全性和可獲得性方面仍存在諸多挑戰。

圖｜CAR-T療法挑戰和策略

1.持久性不足，高復發

CAR-T治療疾病的復發，主要由于CAR-T持久性和增殖能力不足導致CAR-T細胞耗竭，無法繼續提供腫瘤殺傷作用，增強型CAR-T是T細胞耗竭破局關鍵點，雙/多靶點CAR-T可提高抗原覆蓋率。

基于細胞因子相關通路的增強型CAR-T可改善細胞擴增能力和持久性。通過工程改造以表達細胞因子及其受體，細胞因子可以自分泌方式增加T細胞的存活和擴增，以旁分泌方式發揮作用，調節周圍環境，干擾TME中存在的免疫抑制細胞因子。阻斷免疫檢查點，不能逆轉耗竭，但可加強持久性。通過基因編輯敲除免疫檢查共抑制分子PD-1、CTLA-4、TIM3和TIGIT，表達分泌免疫檢查點抗體，或與免疫檢查點抑制劑聯合使用。

雙/多靶點CAR-T提升有效率，降低復發率。通過提高抗原覆蓋率，克服抗原逃逸與抗原異質性，臨床證實能夠提升CAR-T有效率并降低復發率，長期緩解待更長時間驗證。進入臨床階段的雙/多靶點項目90個左右，靶點組合主要集中在常見成熟靶點，如CD19、CD20、CD22、BCMA，CD19占據半數以上。

圖｜常見雙靶CAR模式

2.實體瘤靶點缺乏，腫瘤微環境抑制免疫

實體瘤由于特異性靶點缺乏，以及腫瘤微環境的復雜性等原因，對細胞治療反應不佳。尋找差異化靶點，創新策略設計CAR-T，采用替代療法TIL、TCR-T和CAR-M，可助力CAR-T攻克實體瘤。

CAR-T治療實體瘤有主要三個障礙。首先，腫瘤內部細胞抗原復雜，靶抗原選擇和CAR-T抗原結合域組合設計是難題，治療后容易導致靶抗原下調或者丟失。其次，CAR-T細胞運輸到腫瘤并保證活性和穿透性是決定療效的重要因素。最后，實體瘤的腫瘤微環境(TME)與血液瘤不同，還包括浸潤性和駐留免疫細胞、基質細胞以及許多促炎和抗炎介質，相互作用復雜，多數情況下會抑制CAR-T細胞引起的抗腫瘤和免疫反應。

針對這三個障礙采取相應策略來提高CAR-T細胞功能。

從腫瘤抗原著手增強特異性，新一代基因組和蛋白組學研究著重于發現新的腫瘤特異性抗原，現在臨床應用多是針對腫瘤相關抗原的改進，例如調節scFv或VHH的親和力，或設計可以靶向多個腫瘤抗原/腫瘤干細胞的CAR，CAR的設計是實體瘤中應用的主要壁壘。

增強到達腫瘤部位的T細胞活性和浸潤冷腫瘤能力。讓CAR-T細胞到達腫瘤部位再被激活，如將CAR改造成多西環素調控表達，或利用TME缺氧、synNotch受體調控表達，或表達一個靶向正常組織抗原的抑制CAR(CD19/PSMA)。工程菌提供Target，精準定位腫瘤，工程菌選擇性地在腫瘤中生長，內含同步裂解電路，在腫瘤中裂解釋放出 ProCAR-Target，招募CAR-T至腫瘤細胞。增強T細胞活性，例如增加CAR共刺激或激活區域，表達激活免疫系統的細胞因子、細胞因子受體、轉錄因子或腫瘤分泌的趨化因子，如IL7xCCL19 CAR-T。

實體瘤中混雜了腫瘤相關巨噬細胞(TAM)，髓系來源抑制細胞，調節性T細胞和腫瘤相關成纖維細胞等，這些細胞會激活腫瘤生長轉移，抑制免疫系統。成纖維細胞激活蛋白FAP-CAR-T能有效地克服物理屏障和TME滲透進腫瘤巢，與TAA靶向的Meso-CAR-T順序給藥，可增強腫瘤浸潤和殺傷性。靶向TAM的CD123或FRβ-CAR-T均在臨床前展現了優秀的抗腫瘤反應。另外TME中細胞表達多種免疫檢查點蛋白，阻斷 PD-1/PD-L1可直接對抗免疫抑制反應，或表達顯性失活/細胞因子開關受體來把抑制信號轉換成生長激活信號，其中IL-4/IL-2 細胞因子開關正在早期臨床驗證中。

圖｜已進入臨床試驗的CAR-T實體瘤靶點

替代療法TIL和TCR-T、CAR-M。TIL細胞療法制備難度大、操作流程復雜、商業化具備風險，制備工藝優化縮短制備時間和使用基因修飾方案打造基因編輯型TIL提高靶向性/療效成為主要發展趨勢。TCR-T未來趨勢可重點關注靶點選擇和突破HLA限制性，安全有效的靶點選擇是TCR-T細胞療法成功關鍵，優化的TCR可以高親和力結合腫瘤細胞內/外抗原，降低HLA限制性，提高腫瘤殺傷效力，目前通用型TCR-T研究處于探索階段。CAR-M是解決實體瘤TME痛點的新探索，處于早期研發階段，目前僅有1個項目進入臨床階段。巨噬細胞容易浸潤腫瘤環境，特異性CARs修飾巨噬細胞，滲入TME并發揮靶向效應子功能，吞噬腫瘤細胞，抗原呈遞來激活T細胞。

圖｜CAR-M吞噬腫瘤細胞及抗原呈遞機制圖

圖｜CAR-M制備技術路線與主要細胞來源途徑

3.細胞因子風暴和非靶向腫瘤毒性

設計可調節開關CAR-T和邏輯門控CAR-T精準靶向，減少脫靶毒性。安全開關和邏輯門控精準調控CAR-T殺傷活性，開關可調節(on/off switchable)CAR-T通過多種開關設計策略，使CAR-T在開關之間靈活切換，邏輯門控通過對正常細胞和腫瘤細胞抗原的區分，控制CAR-T僅殺傷腫瘤細胞而不傷害正常細胞，精準殺瘤，限制脫靶毒性。

圖｜常見CAR-T開關設計

圖｜邏輯門控CAR-T

4.制備流程復雜，價格昂貴

自體CAR-T生產復雜耗時，需要提取患者自身的T細胞進行基因工程改造、擴增并回輸。由于T細胞具備免疫原性，需要每個患者一批次，導致生產檢測成本高達10-20萬美金/人份，從而影響藥物的商業化放量。在經歷多線治療后并非所有患者自身T 細胞都足夠健康可以進行改造，約 5%的患者自體T細胞無法改造生產 CAR-T。制備時間需要2-3周，患者等待時間較長，獲批的末線血液瘤惡化迅速，少數患者會在等待制備的時間中病情惡化死亡。

快速CAR-T療法，異體CAR-T,In Vivo CAR-T和替代療法CAR-NK可改進制備流程，降低成本。

圖｜CAR-T療法制備流程

快速CAR-T療法改進了傳統自體療法的制備時間和T細胞干性，早期臨床展現出與傳統方法相當的安全性和有效性。諾華和亙喜生物的快速CAR-T技術平臺，可以把行業標準的制備時間縮短到2天內，CAR-T細胞轉染和激活同步進行，同時省去1-5周的體外擴增環節。這使T細胞受損程度和耗竭相應減少，強化T細胞的適應性，更為患者提供了及時治療，顯著降低生產的人工和耗材成本。

快速CAR-T技術平臺臨床進展(截至2022年1月)

異體CAR-T的制備從健康T細胞供體開始，使用病毒載體侵染敲除T細胞受體(TCR)的αβ亞基和CD52，再進行激活和擴增，剩余的有αβ亞基TCR的T細胞則使用抗αβ亞基TCR抗體磁珠去除，最后凍存備用。異體CAR-T具備批量生產、現貨取用、可多次給藥、價格適中的優勢，同時存在兩個待解決問題，基因編輯風險、GvHD、攻擊宿主細胞、淋巴耗竭風險，以及體內存活時間短，僅幾周到幾個月。多個異體CAR-T項目進入臨床階段，免疫排斥為重點關注問題，現今臨床效果難以超越自體CAR-T?；静扇RAC敲除方式，也有通過多基因敲除解決T細胞存活時間的嘗試，或嘗試同時敲除PD-1，防止出現T細胞被免疫抑制的問題。

圖｜自體異體CAR-T比較

圖｜異體CAR-T臨床階段項目

解決異體CAR-T免疫排斥常用方法是敲除異體CAR-T細胞上的MHC I(B2M)，但HLA I完全缺失的細胞容易被NK細胞識別并殺死(基于missing self recognition)，解決方案之一是加入HLA-E或HLA-G。也可選用不同T細胞亞型，多種T細胞亞型無MHC限制性，進行工程化CAR改造，已顯示出臨床治療潛力，而且具有降低GvHD潛在優勢。異體γδ-T細胞不依賴MHC結合的靶細胞抗原識別特性，可防止引起GvHD，更方便應用于異體通用式療法，適應癥以實體瘤為主，最快進行至臨床Ⅰ期。

圖｜不同T細胞亞型

In Vivo CAR-T省去復雜的體外制造過程，簡化生產治療流程，縮短了時間，使治療更及時，還可以規避GvHD，降低治療風險，減少不良事件的發生。目前In Vivo CAR-T處于早期探索階段，多家國外企業布局，國內企業鮮有布局，泰遠生物和臻愈生物進軍這一領域。靶向基因遞送的準確性對In Vivo CAR-T細胞生成至關重要，臨床前結果初步驗證成效。

圖｜In Vivo CAR-T體內遞送策略關鍵特點

現貨型CAR-NK療法有望解決可及性。與CAR-T相比，CAR-NK具有天然的抗腫瘤毒性和更好的通用型產品潛力，NK細胞來源多樣，同種異體的安全性也更好，不會引起GVHD和明顯毒性。NK細胞制備途徑廣泛、成本低，可以從外周血(PB)、臍帶血(UCB)、誘導多能干細胞(iPSC)及NK-92細胞系等多渠道獲取。NK細胞在體內的持續時間較短，CAR-NK安全性更高，可降低移植物抗宿主病(GvHD)，細胞因子釋放綜合征(CRS)風險。CAR-NK更有利于成為“現貨型”免疫細胞療法產品，實現大規模產業化應用，兼具治療費用低的優點。

CAR-NK目前早期臨床治療血液瘤和實體瘤的有效性和持久性遠遜于CAR-T療法，且需要抗體藥物聯用，多次進行清除淋巴細胞和輸注療程，但因安全性優秀，更多研發投入在改進其療效上。多重基因修飾提高有效性，克服NK細胞功能衰竭、自相絞殺、細胞毒性低、腫瘤免疫環境抑制等不足。異位表達趨化因子受體增強NK細胞的運輸和浸潤腫瘤的能力，敲除NK免疫功能負調節因子基因/干預代謝途徑克服功能衰竭，敲除表面和細胞內分子防止自相殘殺或免疫抑制來調節NK細胞進行聯合治療，抑制性受體的靶向基因消融保護CAR-NK細胞對抗免疫抑制性腫瘤微環境。