導言  近年來癌癥免疫治療方面的重大進展為癌癥治療帶來了新的希望,有望成為未來治療癌癥重要的方向。其中,利用表達嵌合抗原受體的T細胞(CAR-T細胞)進行的T細胞過繼性治療更是取得了激動人心的革命性突破,在2013年即被Science評為當年十大科學進展之首。CAR-T細胞療法有可能從根本上真正實現癌癥的完全緩解,將成為未來癌癥治療的主攻方向。然而,要實現CAR-T細胞在癌癥治療上廣泛的臨床應用,仍然有兩大關鍵問題需要解決。首先,目前的CAR-T細胞療法主要采用病人自體來源的T細胞,體外擴增數量有限,很難適用于規?;委?,難以滿足廣大癌癥患者的需求;尤其隨著CAR-T細胞的研究深入,對T細胞的基因改造的要求越來越高,傳統的基因修飾方法在T細胞體外培養系統中的應用無法滿足以上對于T細胞改造的復雜性、穩定性、精確性的需求。

針對如何大量制備CAR-T細胞的問題,誘導多能干細胞技術(iPS技術)提供了新的解決途徑,使得在體外制備大量CAR-T細胞成為了可能。所以通過iPSC 制備CAR-T細胞具有以下無可比擬的優勢: 1)iPSC無限的自我更新能力從根本上解決CAR-T細胞來源問題,為整個領域開辟新的途徑;2)結合CRISPR基因編輯技術,在iPSC上可進行精確修飾和改造,在誘導干細胞上定點敲入(knock in)CAR安全性和穩定性更好。一方面,避免了傳統方法中外源基因隨機插入增加致癌風險等問題;另外,定點敲入相比傳統的病毒導入方式, CAR在T細胞上表達更均一,CAR-T細胞耗竭與失能變慢,有更好的抗腫瘤潛能;3)iPSC分化來源的CAR-T細胞更年輕,在體內增殖、存活具有較大優勢,可實現良好的治療效果。因此,這個新平臺有望解決CAR-T細胞治療的細胞來源問題,代表著下一代的CAR-T細胞治療技術,是未來CAR-T細胞治療癌癥研究的重要的方向之一。

作為生物醫藥行業發展最迅速的領域之一,免疫細胞治療已經成為近五年抗腫瘤研究領域中備受關注的前沿熱點。20104月,FDA批準了全球首個免疫細胞治療產品,由Dendron公司研發的Provenge上市銷售。該款產品以自體樹突狀細胞(Dendritic cell,DC)為基礎,通過進行體外誘導、刺激、活化以及腫瘤特異性抗原的負載,獲得病人自體腫瘤特異性DC細胞,用于晚期前列腺癌的治療。該款產品的獲批是免疫細胞治療領域中的首個里程碑,為免疫細胞作為抗腫瘤臨床治療的藥物活性成份奠定了良好的應用前景。時隔七年,20178月,FDA批準了全球第二款基于免疫細胞設計的抗腫瘤治療性產品,由諾華公司(Novartis)與賓夕法尼亞大學Carl June教授團隊聯合研發的靶向B細胞成熟抗原CD19蛋白的抗原嵌合受體基因修飾性T細胞(Chimeric antigen receptor engineered T cells, CAR-T)上市,用于兒童及青年成人難治/復發急性B淋巴細胞白血?。?/span>Refractory/relapse B cell acute lymphoblastoma,r/r B-ALL)的治療。該款產品與目前臨床應用的藥物相比,將r/r B-ALL的總緩解率由20%-32.9%提高至64.5-95.4%,極大的提高了該適應癥的治療效果。因此,免疫細胞治療已經被視為繼手術,化療和放療之后的第四種抗腫瘤治療技術,被越來越廣泛的應用于包括黑色素瘤,前列腺癌,乳腺癌,白血病等各種惡性腫瘤的治療。




然而,作為機體中的一種終末分化細胞,體外擴增的有限性始終是限制免疫細胞臨床應用的主要瓶頸,也是該領域備受關注的研究難點。雖然已有研究報道,將人源的端粒逆轉錄酶(Human telomerase reverse transcriptase,hTERT)編碼基因通過慢病毒或逆轉錄病毒導入原代T細胞和/或者NK細胞,可以打破原代免疫細胞的體外擴增限制性,延長其體外擴增時間,使其獲得永生化;或者利用從腫瘤病人體內分離建立的細胞系作為種子細胞,解決上述技術瓶頸 [1]。但是經這些技術方法改造后或者建立的細胞系,在臨床應用中均存在著包括不可控性擴增,致瘤等極大的安全風險,因此,其臨床應用也受到了限制。

誘導多能干細胞(inducible pluripotent stem cells,iPSC)技術的出現為解決免疫細胞抗腫瘤治療領域的該項難題帶來了有效的解決方案。iPSC是一種利用成體組織來源細胞,通過導入胚胎干細胞特異性表達的四種基因(Oct4,Sox2,c-Myc,Klf4)使成體細胞重新獲得多潛能分化特性,而獲得的一種人造的全能性干細胞。iPSC具有與胚胎干細胞類似的性質,包括可以在體外形成克隆生長,發生自分化,并可以在不同誘導培養環境中被誘導分化為包括神經元、心肌細胞、成纖維細胞、免疫細胞等在內的多種成體組織細胞 [2-3]。iPSC制備技術的建立,為解決免疫細胞治療中種子細胞來源受限,供者間配型成功率低,細胞體外擴增能力有限等諸多技術瓶頸帶來了創新性的解決途徑。已有大量研究報道顯示,iPSC在體外可成功被誘導分化為具有正常免疫功能的T細胞,NK細胞,DC細胞等多種免疫效應細胞亞群,結合基因修飾等技術,制備成治療性免疫細胞制品,應用于抗腫瘤的治療(圖1.)。來自MSKCCMichel Sadelain團隊利用PBMC來源的iPSC,結合CAR基因修飾技術,成功誘導出了具有抗原特異識別能力的iPSC-CAR-T,并驗證了其在荷瘤小鼠體內的靶向殺傷活性 [4-5]。除此以外,基于iPSC誘導分化為抗原遞呈細胞、細胞因子分泌型細胞、抗體分泌型細胞等技術也逐漸展現出在抗腫瘤治療免疫治療領域中的應用前景。




1. iPSC在不同誘導培養環境中可分化為多種具有特定活性的免疫效應細胞

(引自:F Rami - ?2016 [6]


免疫細胞抗腫瘤治療技術的飛速發展,為臨床惡性腫瘤的治療和新型藥物的研發提供了更多創新性的思路,也為人類向實現治愈腫瘤這一終極目標又邁進了堅實的一步。而iPSC技術的發展,必將更有助于促進基于免疫細胞開發的新型抗腫瘤治療產品向著大規模產業化的方向發展,使其擺脫當面個體化治療的局限性,有望在將來,推動細胞治療性產品的設計、開發、制備及應用向化學藥和生物大分子藥物的產業模式發展,更好的服務于臨床治療的應用。



參考文獻:

  • Br J Haematol. 2009; 145 (5): 606–613.

  • Front Cell Dev Biol. 2015 2; 3:2.

  •  Nat Biotechnol. 2013; 31(10): 928-33.

  •  Methods Mol Biol. 2016; 1393: 67-73.

  •  Stem Cells. 2016; 34 (1): 93-101.

  •  Genet Res Int. 2016; 2016: 3451807.


特別鳴謝趙宇博士

趙宇

畢業于中國人民解放軍軍事醫學科學院毒物藥物研究所,獲得免疫藥理學博士學位。畢業后分別在美國佛羅里達大學醫學中心和埃默里大學Winship腫瘤中心從事抗腫瘤新藥研發工作多年,之后進入工業界專注于細胞治療性制品的產品研發及工藝優化。趙宇博士在靶向抗腫瘤新型治療性產品,包括重組蛋白藥物、單克隆抗體藥物、免疫細胞類制品,包括樹突狀細胞治療性疫苗,基因修飾性免疫細胞治療產品的技術研發、工藝優化以及臨床轉化方面具有扎實的專業基礎和行業經驗。


2018年01月15日

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聽美國FDA專家介紹CiPA 及人源心肌細胞 (hPSC-CMs)在藥物心血管系統安全性評價中的作用

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