《Nature:单个CAR-T细胞让癌症患者5年内保持无癌状态》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-06-05
  • 在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学艾布拉姆森癌症中心的研究人员报道一名慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者在2013年接受嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor, CAR)T细胞(CAR-T细胞)治疗后因单个CAR-T细胞及其增殖时产生的细胞而发生病情缓解,从那以后在5年内保持无癌症状态,并且这些CAR-T细胞仍然存在于他的免疫系统中。他们还证实这种治疗反应与CAR编码基因插入到这名患者的T细胞DNA中的位置相关联,这可能是有助于提高这种治疗反应率的一种关键因素。相关研究结果于2018年5月30日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Disruption of TET2 promotes the therapeutic efficacy of CD19-targeted T cells”。论文通信作者为宾夕法尼亚大学艾布拉姆森癌症中心的J. Joseph Melenhorst博士和Carl June博士。

    作为一种癌症,CLL起源自产生骨髓中的某些白细胞(即淋巴细胞)的细胞。这些癌细胞首先在骨髓中出现,随后迁移到血液和淋巴结中。这些癌细胞增值得太快,将骨髓中的其他细胞挤出。它们并没有正常地成熟,因而不能够像它们应当的那样抵抗感染。美国癌症协会估计2018年将有约21000例新的CLL病例,并且大约有4500例死于这种疾病。这些患者中的许多人将接受骨髓移植,但是另一种可能的治疗方法就是CAR-T细胞疗法,它涉及收集患者自身的T细胞,对它们进行重编程而使得它们能够识别和杀死癌症,然后将它们灌注回到患者体内。这种方法已被美国食品药物管理局(FDA)批准用于治疗某些急性淋巴细胞白血病(ALL)患者以及一些非霍奇金淋巴瘤患者,但是当前尚未批准用于治疗CLL。

    为了控制细胞因子释放综合征(CRS),患者通常接受三次连续灌注,灌注剂量分别为10%、30%和60%。CRS是一种与CAR-T细胞疗法相关的常见毒副作用,包括不同程度的流感样症状,伴有发热、恶心和肌肉疼痛,并且可能需要重症监护室(ICU)级别的护理。这项研究报道的这名患者接受了前两次剂量分别为10%和30%的灌注,但是他起初并没有产生治疗反应。Melenhorst说,“直到第50天时,这名患者才经历CRS,这表明这些CAR-T细胞具有活性并可能发挥抗肿瘤作用。”

    成像结果显示这名患者的肿瘤在变小,因此医生们决定最后为他进行剂量为60%的灌注。这名患者进入缓解状态,并保持缓解状态5年了而且还在继续保持这种状态。June说,“这是我们一直期待的结果,不过我们知道,无论如何,我们都能够从每名患者那里学到很多。我们将这种结果从床边带到实验台以便尽可能多地理解发生了什么和为何会如此。”

    论文第一作者、宾夕法尼亚大学艾布拉姆森癌症中心的Joseph A. Fraietta博士说,“我们发现的第一件事是我们能够将这名患者的CAR-T细胞谱系追溯到单个原始细胞。这是一个非常了不起的发现,这基本上告诉我们CAR-T细胞完成它们的任务所需的最低剂量是一个细胞。”

    Fraietta 说,“这名患者的CAR-T细胞经基因改造后寻找白血病细胞表面上的一种被称作CD19的蛋白。在这种策略中,编码识别CD19蛋白的CAR的基因被一种经过基因修饰的病毒随机地插入到这名患者的DNA中。就这个特定的病例而言,这些研究人员发现CAR序列插入到一个被称作TET2的基因中,其中在正常情形下,TET2基因调节血细胞的形成,并限制这些细胞的生长。一旦TET2基因被破坏,单个CAR-T细胞大量增殖并消灭这名患者所患的白血病。通常抵抗感染的杀伤T细胞不能单独地战胜癌症,这是因为它们衰老了,过了辉煌期,而且经常寡不敌众。然而,更年轻的CAR-T细胞让一切变得与众不同,这是因为它们能够大量增殖,形成为一个效应T细胞群体。在这种情形下,它们有机会发挥作用,这是因为TET2受到抑制,不再影响促进这种治疗反应产生的表观遗传通路。”

    Melenhorst说,“这种分析需要免疫学家、细胞生物学家、T细胞专家、癌症生物学家和临床医生之间的大量合作。幸运的是,我们在这里拥有所有这方面的专业知识,并证实这是非常重要的。”

    2012年,宾夕法尼亚大学和诺华公司开始进行全球合作,推动进一步的研究、开发和商业化被称作Kymriah(之前称作CTL019的)的CAR-T细胞疗法和其他的CAR T细胞疗法用于治疗癌症。2017年8月,FDA批准Kymriah用于治疗25岁以下患有难治性的或复发性的B细胞前体ALL的患者。2018年5月,这种批准得到扩展,可用于治疗复发性的或难治性的弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)---最常见的非霍奇金淋巴瘤形式---成人患者以及高度B细胞淋巴瘤(high grade B-cell lymphoma)和起源自滤泡性淋巴瘤的DLBCL。

  • 原文来源:https://medicalxpress.com/news/2018-05-chronic-lymphocytic-leukemia-patient-remission.html
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    • 在过去五年中,FDA批准了六种非实体瘤CAR-T疗法:四种用于治疗复发/难治性B细胞恶性肿瘤,两种用于治疗复发/难治性多发性骨髓瘤。但是,2021年最新的全球癌症数据指出,约90%的癌症都是由实体瘤引起。虽然CAR-T在血液肿瘤治疗方面取得了进展,但是在实体瘤和治疗中并未取得很好的疗效。实体瘤抗原特性及其肿瘤微环境构成了“护城河”,让CAR-T难以“近身”,也是实体瘤难治的症结所在。 10年追踪,确认CAR-T可治疗血液瘤后,开启实体瘤攻坚战 Carl June是宾夕法尼亚大学的免疫学家,设计了全球第一种CAR-T治疗方法。作为全球第一个对CAR-T细胞技术进行人体研究的实验室,宾夕法尼亚大学Carl June的细胞免疫治疗实验室一直专注于改进和开发基于T细胞的新疗法,并发现了许多关键技术和基本原理。作为CAR-T技术风向标,Carl June在确定CAR-T可治疗血液肿瘤后,开启对实体瘤的攻坚。近日,Carl June宣布与溶瘤病毒公司Candel Therapeutics合作进一步验证单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus,HSV)载体是否可以帮助CAR-T穿透实体瘤微环境,攻克实体瘤。 Carl June曾在2010年表示CAR-T根本不是一种治愈性疗法。为了验证这一看法,在过去的10年里,Carl June和免疫学家Joseph Melenhorst定期从2011年试验的第一批患者身上采集血液,追踪CAR-T细胞和癌细胞的变化。2022年2月2日,追踪成果以题为“Decade-long leukaemia remissions with persistence of CD4+ CAR T cells”发表在Nature上(图2)。该结果表明CAR-T细胞在治疗十年后仍然活跃,虽然数量较低,但仍可测量。通过在培养皿中培养提取的CAR-T和癌细胞,发现这些CAR-T细胞保留了对癌细胞的连环杀伤能力。 针对这一结果,Carl June表示:“这还不算是CAR-T疗效的确凿证据,但是反馈出只要癌症出现,患者体内的CAR-T就会‘像打地鼠一样’将其消灭。基于这些结果,我们现在可以得出结论,CAR-T细胞实际上可以治愈血液瘤患者,实体瘤的研究也可以更进一步。” CAR-T与血液肿瘤:狭路相逢“明”者胜 CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell)全称为嵌合抗原受体T细胞。它是一种通过人体自身免疫细胞来杀死肿瘤的免疫治疗。CAR-T疗法的基本制备流程是:从患者血液中提取免疫系统中的T细胞,并在实验室环境中为T细胞装备“导航装置”---CAR(肿瘤嵌合抗原受体),将T细胞打造成“鹰眼战士”,使其能够特异性识别癌症细胞;“改装”并被扩增培养到一定数量的“鹰眼部队”被回输至患者体内,与癌细胞正面交锋,利用机体自身的免疫反应破坏癌症组织。免疫系统可通过改造身体的自然防御从内部根除癌症,与标准治疗方式相比具有无可比拟的优势(图3)。 截至目前,全球上市的6款CAR-T疗法的适应症均为血液肿瘤,包括淋巴细胞白血病和骨髓瘤(表1)。CAR-T治疗现有疗法无效的难治性血液肿瘤的有效率高达50%-70%。那么,CAR-T失败的原因何在? 不难发现,现有CAR-T产品靶点单一,但是狡猾的癌细胞是“多面派”,想要在茫茫“血海”中仅依靠单一信息找到癌细胞,难免会错过;此外,CAR-T细胞进入“战场”后的“武器”丢失,或者聪明的癌细胞调整策略,隐藏自己被锁定的特征,让CAR-T细胞找不到方向;再者,CAR-T细胞带的“武器”识别的不是肿瘤独有的“ID”,而是肿瘤相关的特征,这些特征正常细胞也有,就会导致CAR-T细胞“跑偏”,敌我不分。 因此,为了提高CAR-T细胞对癌细胞的“分辨率”,让CAR-T“看得明明白白”,多靶点CAR-T研究如火如荼。首当其冲的是靶点的选择与验证,其次是多靶点结构的优化,最后是新型CAR-T的技术优化与产品开发。未来,鸟枪换炮的CAR-T细胞将大有所为! “高冷”的实体瘤,拒CAR-T于千里之外 现有的CAR-T产品都是针对血液肿瘤这种非实体瘤,而在实体瘤方面实在是有心无力。一方面,实体瘤细胞缺乏被定位特征---抗原的异质性以及特异性肿瘤抗原(tumor-specificantigen,TSA),使CAR-T自废武功,难以对肿瘤细胞进行精准的靶向性识别和杀伤;另一方面,实体瘤特殊的肿瘤微环境(Tumor microenvironment,TME),包括异常血管结构和基质成分组成的第一道物理屏障,以及TME中多种免疫抑制细胞、抑制性免疫及代谢分子组成的二次屏障(图4),两道屏障形成的“护城河”,让CAR-T细胞“过不了江”,同时导致其“出师未捷身先死”[2]。 要实现CAR-T治疗实体瘤,就要先“过河”再精准战斗。本质上“打铁还需自身硬”,通过各种手段为CAR-T叠加“Buff”,优化CAR-T的结构,提高“分辨”实体瘤的能力;其次,为CAR-T配备“先锋”,在前面“过河搭桥”,让CAR-T顺利打入实体瘤内部,联合作战。 Candel Therapeutics:HSV载体扫除CAR-T治疗实体瘤障碍 与Carl June合作的Candel Therapeutics是一家开发新型病毒免疫疗法的临床阶段生物制药公司,专注于通过引发系统性抗肿瘤免疫反应的病毒免疫疗法帮助患者对抗癌症(图5)。Candel的工程病毒旨在通过直接病毒介导的癌细胞细胞毒性诱导免疫原性细胞死亡,从而释放肿瘤新抗原,同时在注射部位创造促炎微环境。 Candel分别基于新型的转基因腺病毒和单纯疱疹病毒基因构建体,建立了两个临床阶段病毒免疫治疗平台(图6)。CAN-2409是腺病毒平台的主要候选产品,针对脑癌、前列腺癌、肺癌和胰腺癌。CAN-3110是HSV平台的主要候选产品,针对脑癌。enLIGHTEN™探索平台是第一个利用人类生物学和先进分析技术,为实体肿瘤创建新的病毒免疫疗法的基于HSV的系统迭代发现平台。 enLIGHTEN™平台生产基因工程HSV载体,可传递基因有效载荷,导致肿瘤细胞死亡或增强人体先天性和适应性抗癌免疫反应。Candel将其载体直接注射到肿瘤或周围组织中,以避免全身副作用。CAN-3110是一种基于HSV的治疗方法,其设计使关键的病毒复制基因置于肿瘤特异性启动子的控制之下。尽管存在整体抑制环境,这些修饰使CAN-3110能够在肿瘤细胞内积极且特异性地复制。在动物模型中,这种作用会产生很强的溶瘤细胞活性(图7)。 Candel的研究表明HSV比腺病毒等溶瘤病毒更有效,它们可以更好地保留在肿瘤部位,从而提高CAR-T细胞活性。HSV还具有更大的DNA容量,意味着可以将多个基因插入同一个载体中。如果将它注射到特定的肿瘤中,就可以调节肿瘤微环境,让CAR-T细胞可以进入肿瘤。 Candel总裁兼首席执行官Paul Peter Tak博士解释了HSV-CAR-T与其他方法的主要区别:“其他方法要么专注于传递带有特定CAR-T细胞抗原的病毒,要么将CAR-T与全身性病毒结合起来,以广泛激活免疫细胞或靶向TME的单个元素。我们的创新方法能够在临床前环境中识别和测试最好的基因组合来武装载体。使用基于人类生物学的数据驱动方法来确定目标的优先级,并使用计算机模型来选择有效载荷的最佳组合,从而在迭代过程中降低研究药物的风险。” 此外,谈到与Carl June的合作,Tak表示:“在过去的两年里,我们悄悄地完成了前期工作,并取得满意结果。宾夕法尼亚大学是CAR-T细胞开发的世界领先者,通过与宾夕法尼亚大学合作,我们将向世界展示我们一直在做的事情。基于技术的灵活性,以及计划治疗的疾病严重程度,我相信如果从科学的角度进展顺利,这将是一条相对较快的发展道路。我认为从综合能力来说,没有人可以比Candel能够更快地在这个领域行动。”
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    • 本文内容转载自“ 生物世界”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/6qgN_FdjPj-mPv3dT3i_TA 2023年11月16日,美国圣裘德儿童研究医院迟洪波团队在 Nature 期刊发表了题为Single-cell CRISPR screens in vivo map T cell fate regulomes in cancer 的研究论文。该研究使用单细胞CRIPSR筛选,在体内绘制了肿瘤T细胞命运调控网络。揭示了促使耗竭T细胞前体/祖细胞(Tpex)细胞退出静息状态以及增强终末耗竭T细胞(Tex)细胞增殖状态的关键调控转录因子,并用以改善肿瘤免疫疗法。 首先,研究人员发现Tpex细胞退出静息状态并连续分化为中间型Tex1细胞(有较强的功能和增殖能力的一群Tex细胞),这一过程由IKAROS和ETS1差异调控。IKAROS促进Tpex1(有较弱增殖能力的一群Tpex细胞)的代谢激活及其分化为Tpex2细胞(有较强增殖能力的一群Tpex细胞)。敲除IKAROS抑制了CTLs的功能,增加了肿瘤内CTLs的干细胞性的同时降低了细胞代谢以及mTORC1信号通路的活性,暗示IKAROS缺陷可能使细胞滞留在过度静止的状态。并且,敲除IKAROS导致的CTL细胞积累无法单独或响应ICB改善抗肿瘤免疫反应。相反,敲除ETS1通过增强mTORC1信号通路活性和代谢重编程来调控Tpex2到Tex1分化过程,并且在多个肿瘤模型中增强了过继细胞疗法(ACT)和免疫检查点阻断疗法(ICB)抗肿瘤效果,并且ETS1基因表达量与癌症患者对ICB的响应呈负相关。在机制上,研究人员揭示了TCF-1和BATF可以分别被IKAROS和ETS1负向调控,是IKAROS和ETS1在CTL细胞中的靶点。 其次,研究人员发现敲除RBPJ阻断了中间型Tex1向终末Tex2细胞(有较弱的功能和增殖能力的一群Tex细胞)分化,同时通过增加Tex细胞的增殖能力来扩大Tex1细胞累积。并且,敲除RBPJ在多个肿瘤模型中改善了ACT和ICB的抗肿瘤效果。另外,RBPJ基因的表达量与来自癌症患者CTLs的终末Tex分化以及癌症患者对免疫检查点阻滞疗法的低反应性正相关。在机制上, RBPJ通过抑制IRF1转录因子的活性来促进了中间型Tex1到终末型Tex2细胞的分化。因此,敲除RBPJ通过增强有较强功能和增殖能力的Tex1细胞的分化来改善ACT和ICB的抗肿瘤效果。 总的来说,这项研究揭示了肿瘤内CTLs分化和功能的多样性及关键的调控转录因子,并为整合CTLs细胞命运基因调控网络和改善肿瘤免疫反应的潜在靶点提供了一个系统框架。