技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES目前,使用嵌合抗原受體(CAR)T細胞進行治療已成為治療某些血液系統(tǒng)腫瘤患者的有力工具。然而,所有FDA批準的CAR-T細胞療法均基于從患者身上分離的自體T細胞,盡管有顯著的臨床效果,該策略仍有幾個重要的局限性,即治療成本非常高,個別生產(chǎn)過程可能存在問題。
與使用自體CAR-T細胞的治療相比,由同種異體供體材料產(chǎn)生的CAR-T細胞具有三個主要優(yōu)勢。首先,根據(jù)個體患者的既定治療方案,可以提前生產(chǎn)同種異體CAR-T細胞,并毫不延遲地交付。其次,異基因供體來源的T細胞不會暴露于多輪抗白血病治療中,因此它們更容易接受體外操作。第三,一小部分患者最終可能永遠無法獲得質(zhì)量良好、數(shù)量有治療意義的自體CAR-T細胞產(chǎn)品。
目前,已有多項異基因CAR-T細胞療法進入臨床階段,其中一些臨床試驗展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,可能為更多更廣泛的患者帶來福音。
同種異體CAR-T細胞可以并且應(yīng)該代替自體CAR-T細胞或與自體CAR-T細胞結(jié)合使用時,有幾種情況:i)有阻礙自體產(chǎn)品制造的物流問題;ii)制造失敗,其中同種異體產(chǎn)品可以替代自體產(chǎn)品,而不會延遲計劃的輸注;iii)當(dāng)自體產(chǎn)品在患者體內(nèi)無法擴增時,輸注同種異體CAR-T細胞產(chǎn)品;iv)由于患者的T細胞數(shù)量較低和/或疾病進展迅速,無法預(yù)先制造自體CAR-T細胞產(chǎn)品;v) 異基因CAR-T細胞產(chǎn)品通過設(shè)計成為造血干細胞移植的橋梁。
盡管使用同種異體CAR-T細胞進行治療有許多優(yōu)點,但這種技術(shù)有兩個主要缺點。首先,受者的細胞對所給予CAR-T細胞的天然T細胞受體(TCR)可能誘導(dǎo)其激活并導(dǎo)致急性移植物抗宿主病(GvHD)。其次,CAR-T細胞對宿主免疫系統(tǒng)是外來的,這可能會導(dǎo)致它們迅速從循環(huán)中清除。
因此,異基因CAR-T細胞的制造主要是通過各種手段破壞CAR-T細胞的TCR和MHC-1分子。破壞TCR可以通過三種不同的方式進行:抑制蛋白的表達;通過使用TALENS或CRISPR/Cas9敲除編碼TCR鏈的基因;通過shRNA介導(dǎo)mRNA的沉默。
上面的方法均不能從細胞群中100%的去除TCR。因此,剩余TCR+細胞的額外消耗是制造同種異體CAR-T細胞的一個重要部分,這在很大程度上決定了GvHD的發(fā)生和治療效果。消除TCR +細胞的方法是基于CliniMACS™的裝置。簡言之,在引入CAR和TCR消除后,首先用生物素化的抗TCR抗體孵育T細胞,然后用與磁性微球結(jié)合的抗生物素抗體孵育T細胞。隨后,殘留的TCR+細胞被CliniMACS清除。
此外,為了增加異基因CAR-T細胞的持久性,可以考慮通過基因敲除免疫排斥的關(guān)鍵介質(zhì)MHC-I分子,這可以通過破壞編碼β-微球蛋白的基因來實現(xiàn)。
根據(jù)臨床經(jīng)驗,同種異體CAR-T細胞清除腫瘤細胞的能力取決于初始擴增、持續(xù)時間、GvHD的發(fā)生以及宿主免疫系統(tǒng)排斥這些細胞的能力。在制定管理異基因CAR-T細胞的策略時,可以選擇不同來源的細胞及細胞亞群。
αβT細胞
用于制造同種異體CAR-T細胞的T細胞主要來源于外周血單個核細胞,尤其是具有由α和β鏈組成的TCR的細胞,其構(gòu)成健康供體循環(huán)T細胞的約90%。由于αβT細胞在外周血中的相對豐度和快速增殖的能力,它是制造同種異體CAR-T細胞的一個有吸引力的靶點。然而,該細胞亞群在急性和慢性GvHD的發(fā)病機制中起主要作用。因此,需要通過基因編輯手段破壞TCR,以減少發(fā)生GvHD的風(fēng)險。
病毒特異性T細胞
除了基因編輯方法外,減輕GvHD的策略之一是使用基于病毒特異性T細胞的CAR-T細胞,這些細胞結(jié)合了CAR的抗腫瘤活性和降低GvHD風(fēng)險。GvHD風(fēng)險與TCR多樣性相對應(yīng),因此,輸注病毒特異性記憶T細胞后GvHD減少可能是由于病毒特異性記憶T細胞中TCR的功能受到限制。此外,這種策略的一個可能的不足是初始病毒特異性記憶T細胞的數(shù)量較低。
γδT細胞
供體來源的γδT細胞通過利用其固有受體以不依賴于MHC分子的方式識別多種腫瘤抗原,并且可以在沒有TCR清除的同種異體環(huán)境中應(yīng)用。此外,一旦激活,它們可以通過促進其他免疫細胞的功能,進而產(chǎn)生進一步的適應(yīng)性免疫反應(yīng)。
誘導(dǎo)多能干細胞(iPSC)
誘導(dǎo)多能干細胞應(yīng)用于CAR-T具有顯著的優(yōu)勢:iPSC具有自我更新能力,能夠在體外長期培養(yǎng),可以在體外進行各種復(fù)雜和精確的基因改造;iPSC具有分化為人體所有細胞類型的能力,可產(chǎn)生大量的功能性T細胞。盡管存在一些限制,但IPSC仍具有均勻和大規(guī)模生產(chǎn)的CAR-T細胞的潛力。
NK細胞
異基因NK細胞對于過繼性細胞治療(ACT)是相當(dāng)安全的,因為它們通常不介導(dǎo)發(fā)生GVHD。此外,NK細胞僅分泌少量IFN-γ和GM-CSF,不產(chǎn)生啟動CRS的IL-1和IL-6。其次,除了通過單鏈抗體識別腫瘤表面抗原來抑制癌細胞外,NK細胞還可以通過多種受體識別各種配體來抑制癌細胞,例如自然細胞毒性受體(NKp46、NKp44和NKp30)、NKG2D和DNAM-1(CD226)。最后,NK細胞在臨床樣本中非常豐富,可以從外周血(PB)、臍帶血(UCB)、人類胚胎干細胞(HESC)、iPSC甚至NK-92細胞系中產(chǎn)生。
ALLO-715抗BCMACAR-T細胞(NCT04093596)
這是一項1期臨床試驗,招募患有r/r多發(fā)性骨髓瘤患者。截至2020年10月,共有31名患者納入安全人群。療效人群包括26名患者,分為四個劑量水平的細胞(40、160、320和480×106),平均隨訪時間為3.2個月。
ALLO-715的CAR-T細胞受體包括具有4-1BB共刺激結(jié)構(gòu)域的單鏈可變抗BCMA片段。為了防止移植物排斥反應(yīng),并在不影響ALLO-715 CAR-T細胞的情況下允許選擇性淋巴細胞耗竭,引入了CD52和TRAC的KOs。
26名患者的所有劑量組和淋巴清除方案的總有效率(ORR)為42%(11/26)。在接受320×106細胞ALLO-715治療的10名患者中觀察到了*的抗癌活性。對于該隊列,ORR為60%(6/10),其中4名患者(40%)觀察到非常好的部分響應(yīng)。
在45%(14/31)患者中報告了CRS。一名患者在ALLO-715輸注后一天出現(xiàn)非中性粒細胞減少性發(fā)熱和多灶性肺炎,一次5級發(fā)作導(dǎo)致呼吸衰竭和死亡。研究認為這一事件與進行性骨髓瘤以及環(huán)磷酰胺和ALLO-647預(yù)處理方案有關(guān)。研究報告,42%(13/31)患者在治療期間出現(xiàn)了感染性疾病,其中13%的患者出現(xiàn)了3級感染。未觀察到GvHD或ICAN病例。
ALLO-501抗CD19CAR-T細胞(NCT03939026)
ALLO-501是一項針對復(fù)發(fā)/難治性非霍奇金淋巴瘤(r/r NHL)患者的I期臨床試驗,ALLO-501CAR-T基于小鼠CD19特異性單鏈抗體(4G7)。截至2021年4月19日,41例患者接受了ALLO-501治療,有效人群包括32例患者,共三個劑量組(40, 120和360×106)。治療包括先前的淋巴清除,包括使用氟達拉濱加環(huán)磷酰胺和ALLO-647。
結(jié)果顯示,整體ORR為75%(24/32),50%(16/32)*緩解(CR)。研究報告11例(27%)患者出現(xiàn)輕度至中度CRS,1例(2%)出現(xiàn)3級神經(jīng)毒性,登記患者中無GvHD。感染率為61%(25/41),與使用自體CAR-T細胞的試驗中觀察到的感染率相似。
UCART19抗CD19CAR-T細胞
UCART19是一種基于慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)CAR19并使用TRAC/CD52特異性TALENs的CAR-T細胞產(chǎn)品。TALENs用于在編碼TCR和CD52α恒定鏈的基因中引入KOs,以最小化GvHD風(fēng)險。用磁珠去除殘留的TCR+細胞后,只有0.7%的細胞具有可檢測的細胞表面TCR。
在7名兒童的PALL試驗和14名成人的CALM試驗中,評估了UCART19的安全性和有效性?;颊弑仨氂蠧D19+B細胞急性淋巴細胞白血病的證據(jù),在UCART19輸注前,所有患者均進行了淋巴清除:17名患者(81%)給予了氟達拉濱、環(huán)磷酰胺和alemtuzumab,4名患者(19%)給予了氟達拉濱和環(huán)磷酰胺。
PALL試驗中的兒童接受UCART19(1.1–2.3×106/kg),CALM試驗包括劑量遞增階段(6×106細胞、6–8×107細胞或1.8–2.4×108細胞)。全體患者和接受含alemtuzumab的淋巴清除患者的ORR分別為67%(14/21)和82%(14/17)。14名患者中有10名(71%)獲得*緩解,并繼續(xù)進行異基因造血干細胞移植(HSCT)。研究報告,在2019年8月的數(shù)據(jù)截止日期,14名獲得響應(yīng)的患者中有10名(71%)隨后復(fù)發(fā)或死亡。6個月時無進展生存率為27%。
UCART19觀察到的副作用似乎與報道的自體抗D19 CAR-T細胞的副作用相似。CRS是UCART19治療最常見的不良事件(91%的患者),等級≥3的CRS出現(xiàn)在三名患者中。只有兩名患者(10%)在UCART19輸注后出現(xiàn)1級GvHD。
CTX110抗CD19CAR-T細胞(NCT04035434)
UCART19和其他CAR-T細胞使用隨機整合的病毒將編碼CAR結(jié)構(gòu)的基因傳遞給T細胞DNA。CRISPR Therapeutics使用CRISPR/Cas9將CAR結(jié)構(gòu)精確插入TRAC位點。CTX110是使用該技術(shù)靶向CD19+B細胞惡性腫瘤的CAR-T細胞。
目前,正在進行的1期CARBON臨床試驗評估了CTX110在11例患有r/r NHL患者中的安全性和有效性。11名患者在使用氟達拉濱和環(huán)磷酰胺進行淋巴細胞清除后,以四種劑量水平(30、100、300或600×106)輸注CTX110細胞。
結(jié)果顯示,在30–300×106 劑量組中,沒報告有GvHD病例。其它不良反應(yīng)包括3例等級≤2的CRS(30%)和1例2級ICAN(10%)。36%(4/11)的患者獲得CR。
PBCAR0191抗CD19CAR-T細胞(NCT03666000)
Precision BioSciences公司的同種異體產(chǎn)品PBCAR0191使用了基于I-CreI歸巢內(nèi)切酶的通用基因組編輯平臺ARCUS,將CD19特異性CAR插入TRAC位點。I期臨床研究的初步數(shù)據(jù)顯示, 27例患者(16例為r/r NHL,11例為r/r B-ALL)中,所有劑量組的ORR和CR分別為55%(15/27)和37%(10/27)。
最近,另一項研究報告了PBCAR0191高劑量(3×106個細胞)并伴有增強淋巴清除(氟達拉濱加環(huán)磷酰胺)的患者隊列的臨床結(jié)果。試驗共納入21例患者,包括16例非霍奇金淋巴瘤患者和5例B-ALL患者,對其中13例NHL患者和5例ALL患者的治療效果進行了評估。結(jié)果顯示,ORR為83%(15/18),CR為66%(12/18)。大多數(shù)不良事件是輕微的,在1例NHL患者中觀察到ICANS 3級,在31%(5/16)NHL患者中觀察到3級感染,在80%(4/5)B-ALL患者中觀察到3級感染,未觀察到GvHD的證據(jù)。
CYAD-101(NCT03692429)
CYAD-101是由Celyad Oncology開發(fā)的一款基于NKG2D受體和TCR抑制分子(TIM)的非基因編輯同種異體CAR-T細胞。NKG2D受體可以識別表達在大多數(shù)實體瘤和血癌細胞表面的8種不同的配體,使其可以同時靶向多種不同的癌癥;TIM旨在消除負責(zé)GvHD的免疫反應(yīng),從而避免GvHD。
CYAD-101在不可切除轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者的alloSHRINK I期研究中進行了評估。在標準預(yù)處理化療(FOLFOX)后,15名患者接受三種劑量水平中的一種(每次輸注1×108、3×108或1×109細胞)。研究沒有報告劑量限制性毒性或GvHD。在15名患者中,2名(13%)患者獲得部分緩解(PR),9名(60%)患者病情穩(wěn)定(SD)。
CIK抗CD19細胞(NCT03389035)
有研究提出了一種基于“睡美人"轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)的異基因CAR-T細胞,用CARs產(chǎn)生CIK細胞。根據(jù)CIK細胞方案,刺激細胞分化為記憶T細胞亞群。在多中心臨床研究中(NCT03389035),對13例HSCT后復(fù)發(fā)的B-ALL患者使用CARCIK-CD19細胞。研究沒有報告ICANS或GvHD病例,嚴重不良事件是接受最高劑量治療患者出現(xiàn)的兩例1級和2級CRS。61.5%的患者出現(xiàn)*緩解,而在接受兩種最高劑量的6名患者中,85.7%的患者出現(xiàn)*緩解。
ATA188(NCT03283826)
ATA188是一款由Atara公司開發(fā)的異基因EBV特異性T細胞免疫療法。在針對多發(fā)性硬化癥的的I期試驗中評估了ATA188這種EBV特異性T細胞亞群的初步療效和安全性。結(jié)果顯示,在輸注ATA188細胞后無GvHD或CRS的記錄,進行性多發(fā)性硬化癥患者對ATA188耐受性良好,未見劑量限制性毒性。
Vγ9Vδ2 T細胞
異基因Vγ9Vδ2 T細胞治療在晚期惡性肝癌(NCT03183232)、肺癌(NCT03183219)、胰腺癌(NCT03183206)或乳腺癌(NCT03180437)中進行了臨床評估。輸注異基因Vγ9Vδ2 T細胞后未報告重大不良事件(CRS、GvHD)。
NK細胞
關(guān)于工程化異基因CAR-NK細胞,有研究報告了一期和二期試驗的結(jié)果,其中11名r/r NHL或CLL患者接受了來自臍血的HLA不匹配的抗CD19 CAR-NK細胞治療。研究沒有報告CRS、ICAN和GvHD,所有患者都有可逆的血液毒性事件,主要與淋巴細胞清除有關(guān)。在平均13.8個月的隨訪中,7名患者(64%)*緩解。
在完成的針對AML患者靶向CD33的CAR-NK-92試驗中,在輸注CD33-CAR NK-92細胞后僅有兩例I級CRS,無GvHD病例。然而,不幸的是,兩名患者復(fù)發(fā),一名患者對治療無反應(yīng)。
顯然,使用來自健康捐贈者的CAR-T細胞產(chǎn)品是有利的,因為它對患者的免疫狀態(tài)依賴性較小,更標準化,并且由于生產(chǎn)成本較低,大大擴大了患者獲得治療的機會。此外,還必須考慮到,在疾病迅速發(fā)展時,自體CAR-T細胞制造所需的時間是一個關(guān)鍵因素;另外,一小部分患者可能永遠無法獲得數(shù)量、質(zhì)量良好的自體CAR-T細胞。
然而,異基因CAR-T細胞可能導(dǎo)致GvHD,并且自身可能被受體的免疫系統(tǒng)排斥。此外,與自體CAR-T細胞相比,同種異體CAR-T細胞的療效和應(yīng)答率較低,這在很大程度上歸因于其較低的持久性。但從長遠來看,這也可能是一種安全優(yōu)勢。
目前,多項研究正在臨床中檢驗不同靶點和不同技術(shù)平臺開發(fā)的異基因CAR-T細胞療法,隨著現(xiàn)有技術(shù)的進一步成熟和新技術(shù)的開發(fā),相信異基因CAR-T細胞療法終將會使更多的腫瘤患者受益。
參考文獻:
1.Strategies to Circumvent the Side-Effects of Immunotherapy Using Allogeneic CAR-T Cells and Boost Its Efficacy: Resultsof Recent Clinical Trials. Front Immunol. 2021; 12: 780145.
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