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        腫瘤免疫治療中過(guò)繼性細(xì)胞療法的研究進(jìn)展

        2022-01-07 08:25:26全家樂(lè)康彥良張萬(wàn)里田浤高向東
        藥學(xué)進(jìn)展 2021年10期
        關(guān)鍵詞:臨床試驗(yàn)結(jié)構(gòu)域抗原

        全家樂(lè),康彥良,張萬(wàn)里,田浤,高向東

        (中國(guó)藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇省生物藥物成藥性研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 211198)

        免疫治療已成為繼手術(shù)、放療、化療之外腫瘤治療的第四大支柱。過(guò)繼性細(xì)胞療法(adoptive cell therapy,ACT)是一種極具潛力的腫瘤免疫策略,通過(guò)從患者體內(nèi)收集免疫活性細(xì)胞,在體外進(jìn)行擴(kuò)增、基因工程改造和功能鑒定,再回輸患者體內(nèi)達(dá)到直接殺傷腫瘤細(xì)胞或激發(fā)機(jī)體的免疫應(yīng)答殺傷腫瘤細(xì)胞的目的[1]。細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞(cytokine induced killer cell,CIK)療法或樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)-CIK療法是一類非特異性免疫細(xì)胞療法,由于其在臨床應(yīng)用未能表現(xiàn)出良好的療效或長(zhǎng)期生存率的改善[2],本文將不多贅述。ACT在經(jīng)歷基因工程改造后提高了細(xì)胞對(duì)腫瘤抗原的識(shí)別能力,能特異性殺傷腫瘤細(xì)胞。除了已廣泛應(yīng)用于臨床的嵌合抗原受體-T細(xì)胞(chimeric antigen receptor T cell,CAR-T)療法,近年來(lái)基因工程改造的T細(xì)胞受體-T細(xì)胞(T cell receptor-gene engineered T cell,TCR-T)療法、腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocyte,TIL)療法、嵌合抗原受體-自然殺傷細(xì)胞(CAR-engineered NK,CAR-NK)療法及嵌合抗原受體-巨噬細(xì)胞(CAR-engineered macrophage,CAR-M)療法等新型ACT也開(kāi)始進(jìn)入臨床。本文對(duì)ACT的技術(shù)原理、各自的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)、發(fā)展趨勢(shì)和臨床進(jìn)展等方面進(jìn)行綜述。

        1 CAR-T療法

        1.1 CAR-T療法基本原理

        作為ACT療法代表,CAR-T療法已經(jīng)在臨床上使血液瘤,甚至部分實(shí)體瘤患者治療收益,頗受關(guān)注[3]。CAR是一種模塊化的、基因改造合成的抗原受體,具有抗體的特性及高效的TCR激活信號(hào)。CAR改造后的T細(xì)胞能與特定腫瘤表面抗原相結(jié)合并被激活,且這種與腫瘤細(xì)胞的相互識(shí)別不受人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)分型的限制。CAR-T不僅能通過(guò)釋放穿孔素、顆粒酶直接發(fā)揮腫瘤殺傷作用,還能通過(guò)釋放γ干擾素(interferon-γ,IFN-γ)、白細(xì)胞介素-2(interleukin-2,IL-2)等促炎因子影響腫瘤微環(huán)境,并募集人體內(nèi)源性免疫細(xì)胞殺傷腫瘤,從而獲得特異性抗腫瘤能力(見(jiàn)圖1)。

        圖1 CAR-T療法流程圖Figure 1 Flow chart of CAR-T cell therapy

        CAR-T的基因工程改造的核心環(huán)節(jié)在于CAR的設(shè)計(jì)。通常CAR主要由4個(gè)部分組成:細(xì)胞外靶抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)域、用于連接的鉸鏈區(qū)、跨膜結(jié)構(gòu)域和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域。細(xì)胞外靶抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)域通常由特異性單克隆抗體的單鏈可變區(qū)片段組成;鉸鏈區(qū)和跨膜結(jié)構(gòu)域決定了CAR結(jié)構(gòu)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的穩(wěn)定性;細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域給T細(xì)胞提供活化增殖信號(hào)。第1代CAR包含了經(jīng)典的CD3ζ結(jié)構(gòu)域,然而,這些CAR-T細(xì)胞在臨床試驗(yàn)中幾乎沒(méi)有療效。第2代CAR包括一個(gè)共刺激結(jié)構(gòu)域,來(lái)源于CD28或4-1BB,位于跨膜和CD3信號(hào)區(qū)域之間[4]。目前所有美國(guó)食品和藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品均為第2代CAR,除CD28和4-1BB外,其他共刺激域包括腫瘤壞死因子受體超家族成員4(tumor necrosis factor receptor superfamily member 4,TNFRSF4)、CD27和誘導(dǎo)性共刺激分子(inducible T-cell costimulator,ICOS)。如果2個(gè)共刺激域被用于一個(gè)構(gòu)造,則被認(rèn)為是第3代CAR,這種分子含有3個(gè)免疫受體酪氨酸為基礎(chǔ)的活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAMs),它們通過(guò)磷酸化作用發(fā)出信號(hào)[4]。一些研究者把具有增強(qiáng)T細(xì)胞功能的CAR稱為“第4代CAR”,特別是當(dāng)它們產(chǎn)生額外的蛋白質(zhì)分子[如細(xì)胞因子或擁有額外的受體(如共刺激配體)]時(shí),這些CAR也被稱為裝甲(T-cells redirected for universal cytokine killing,TRUCK)CARs[5]。在一項(xiàng)新研究中,Schneider等[6]在表達(dá)靶向CD19和CD20的串聯(lián)CAR基礎(chǔ)上通過(guò)2A自切割肽(P2A)與靶向CD22抗原的monoCAR操作性連接在一起,開(kāi)發(fā)出三特異性duoCAR-T細(xì)胞,并評(píng)估了這種三特異性duoCAR-T細(xì)胞解決抗原逃逸問(wèn)題的能力。

        1.2 CAR-T細(xì)胞治療的臨床研究進(jìn)展

        以CD19為靶點(diǎn)的CAR-T療法在血液瘤領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。2010年,針對(duì)急性B淋巴細(xì)胞白血病(B-ALL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)患者的靶向CD19的CAR-T療法首次獲得成功[7]。2017年FDA相繼批準(zhǔn)了2款靶向CD19的CAR-T產(chǎn)品Kymriah[8]和Yescarta[9]上市。2021年6月23日,中國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)復(fù)星凱特的靶向CD19的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品阿基侖賽注射液(axicabtagene ciloleucel)上市,用于治療既往接受二線或以上系統(tǒng)性治療后復(fù)發(fā)或難治性大B細(xì)胞淋巴瘤成人患者。2021年9月3日,藥明巨諾宣布瑞基奧侖賽注射液(relmacabtagene autoleucel)獲批上市,此為首款中國(guó)自主研發(fā)的CAR-T產(chǎn)品。目前已公布CAR-T細(xì)胞治療的主要臨床試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 CAR-T細(xì)胞治療的主要試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Major published trial results for CAR-T cell therapy

        此外,一些利用新技術(shù)開(kāi)發(fā)的CAR-T也進(jìn)入了臨床研究階段。德國(guó)研究人員Querques 等[10]利用睡美人(sleeping beauty,SB)轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了信號(hào)淋巴細(xì)胞激活分子成員7(signaling lymphocytes activating molecule factor 7,SLAMF7)特異性CAR-T,并在多發(fā)性骨髓瘤患者中開(kāi)展了臨床試驗(yàn)。此項(xiàng)目開(kāi)創(chuàng)了該前沿技術(shù)首次在人體多發(fā)性骨髓瘤臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用[11]。

        1.3 CAR-T針對(duì)實(shí)體瘤的挑戰(zhàn)與開(kāi)發(fā)策略

        作為一種新型細(xì)胞免疫療法,CAR-T在治療血液腫瘤方面取得了較大突破,但由于腫瘤特異性抗原缺乏與抑制性腫瘤免疫微環(huán)境等諸多因素的限制,CAR-T療法在治療實(shí)體瘤領(lǐng)域仍面臨巨大挑戰(zhàn)。近年來(lái),關(guān)于CAR-T靶點(diǎn)選取與優(yōu)化、減少抗原逃逸及打破腫瘤微環(huán)境免疫抑制等方面,研究人員摸索出了多種方案。

        Hegde等[12]設(shè)計(jì)串聯(lián)人表皮生長(zhǎng)因子受體2的單鏈可變區(qū)片段(single chain variable region fragment of human epidermal growth factor receptor 2,HER2-ScFv)和白介素 13受體 α2(IL13Rα2)靶標(biāo)并增加了CD28的表達(dá),構(gòu)建了二代雙特異性CAR-T——TanCAR-T。TanCAR-T細(xì)胞通過(guò)增強(qiáng)的雙價(jià)免疫靶標(biāo),增強(qiáng)T細(xì)胞功能并減少抗原逃逸,在小鼠膠質(zhì)母細(xì)胞瘤模型顯示出更強(qiáng)的抗腫瘤功效。美國(guó)康奈爾大學(xué)的Yang等[13]開(kāi)發(fā)了一種雙特異性CAR-T,同時(shí)靶向上皮細(xì)胞黏附分子(EpCAM)和細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1),以克服抗原逃逸并提高腫瘤反應(yīng)的持久性。這為易于抗原丟失或下調(diào)的原發(fā)性腫瘤治療提供了新思路。

        對(duì)CAR-T響應(yīng)性不佳的實(shí)體瘤可以通過(guò)將CAR-T細(xì)胞與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合給藥來(lái)增強(qiáng)療效。利用程序性死亡因子1(programmed death 1,PD-1)阻斷劑聯(lián)合第3代靶向GD2-CAR-T療法治療黑色素瘤患者,獲得了更持久的療效[14]。臨床前研究表明,靶向PD-1阻斷性ScFv的CAR-T療法提高了腫瘤特異性T細(xì)胞的活力,其療效較PD-1單抗聯(lián)合治療更好。CAR-T分泌的ScFv仍然定位于腫瘤,這可能避免產(chǎn)生全身檢查點(diǎn)抑制相關(guān)的毒性[15]。

        第4代TRUCK CAR-T采用細(xì)胞因子(如IL-12、IL-15、IL-18)調(diào)節(jié)方法,可克服免疫抑制的腫瘤微環(huán)境實(shí)現(xiàn)在實(shí)體瘤中的治療。對(duì)表達(dá)黏蛋白16ecto(MUC16ecto)抗原的卵巢癌患者進(jìn)行分泌IL-12的CAR-T細(xì)胞治療,結(jié)果證明IL-12的分泌增加了IFN-γ的表達(dá)水平,發(fā)揮更好的抗腫瘤效應(yīng)[16]。表達(dá)IL-7和C-C基序趨化因子配體19(CCL19)的CAR-T細(xì)胞增加了DC細(xì)胞在腫瘤的募集和腫瘤浸潤(rùn)T細(xì)胞數(shù)量,通過(guò)多種免疫細(xì)胞協(xié)同殺傷腫瘤[17]。

        2 TCR-T療法

        2.1 TCR-T療法的主要原理

        TCR-T療法同屬于ACT,通過(guò)鑒定患者的腫瘤抗原作為治療靶點(diǎn),利用基因轉(zhuǎn)導(dǎo)特異性識(shí)別腫瘤抗原的TCR α/β異二聚體到T細(xì)胞中,提高TCR與抗原肽-主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)分子復(fù)合物的親和力,使T淋巴細(xì)胞能夠高效識(shí)別靶細(xì)胞。通過(guò)回輸具有特異性識(shí)別靶標(biāo)的基因修飾T淋巴細(xì)胞,TCR-T療法賦予免疫系統(tǒng)新的非自然免疫活性[18]。TCR-T細(xì)胞的回輸能快速殺滅腫瘤,還避免了腫瘤疫苗和免疫檢查點(diǎn)療法的延遲效應(yīng)[19]。

        不同于CAR-T療法,TCR-T療法需要識(shí)別抗原肽-MHC復(fù)合物,是一類具有HLA限制性的腫瘤抗原特異性療法。與CAR相比,TCR在基于T細(xì)胞的治療中具有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)(見(jiàn)表2)[20]。相比于CAR-T療法可能導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴等不良反應(yīng),TCR-T療法具有更高的安全性,但是TCR-T具有更高的個(gè)性化定制的特征,制備難度和生產(chǎn)成本也較高。

        表2 TCR和CAR的特征比較Table 2 Comparison of the characteristics between TCR and CAR

        2.2 靶向腫瘤新生抗原的TCR-T療法

        TCR-T療法的第一步是選擇合適的腫瘤抗原靶點(diǎn)并分離出識(shí)別腫瘤抗原的特異性T細(xì)胞。一般腫瘤抗原主要分為腫瘤相關(guān)抗原(TAA)和腫瘤特異性抗原(TSA)兩大類。早期大部分TCR-T相關(guān)臨床試驗(yàn)靶點(diǎn)以過(guò)表達(dá)抗原和癌-睪丸抗原為主,如黑色素瘤相關(guān)糖蛋白gp100、紐約食管鱗狀細(xì)胞癌1(new york esophageal squamous cellcar cinoma-1,NY-ESO-1)、T細(xì)胞識(shí)別的黑色素瘤相關(guān)抗原1(melanoma-associated antigen 1 recognized by T cells,MART-1)等。但近幾年,由腫瘤突變產(chǎn)生的腫瘤新生抗原成為T(mén)CR-T靶標(biāo)選擇的新熱點(diǎn)。

        Leisegang等[21]首次在小鼠模型上通過(guò)靶向一個(gè)來(lái)源于p68的新生抗原,實(shí)現(xiàn)了TCR-T療法對(duì)較大實(shí)體瘤的消除,體現(xiàn)了新生抗原靶向療法的應(yīng)用前景。為了拓展腫瘤特異性T細(xì)胞來(lái)源,Tsuji等[22]利用冷凍卵巢腫瘤標(biāo)本獲得腫瘤抗原特異性浸潤(rùn)T淋巴細(xì)胞的TCR序列;腫瘤來(lái)源的TCR文庫(kù)在健康志愿者的外周T細(xì)胞中表達(dá),并使用MHC-肽四聚體試劑篩選腫瘤抗原特異性TCR對(duì);從分離的四聚體陽(yáng)性T細(xì)胞中回收表達(dá)腫瘤抗原特異性TCR的轉(zhuǎn)基因(見(jiàn)圖2);用文庫(kù)衍生的TCR基因改造的外周T細(xì)胞在腫瘤異種移植模型中顯示出有效的治療性抗腫瘤作用。

        圖2 針對(duì)腫瘤新生抗原的TCR-T療法Figure 2 TCR-T therapy targeting neoantigens

        為了擴(kuò)展TCR-T的應(yīng)用范圍,研究人員利用特有的抗體-TCR(antibody-TCR,AbTCR)技術(shù),將抗體Fab結(jié)構(gòu)域與來(lái)自γ/δ TCR的效應(yīng)結(jié)構(gòu)域融合,將抗體識(shí)別的親和力和特異性與T細(xì)胞的腫瘤細(xì)胞毒性潛力相結(jié)合。類似于CAR-T技術(shù),AbTCR能夠靶向CD19激活內(nèi)源性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)信號(hào)通路。在異種移植物小鼠模型中,抗CD19-AbTCR-T細(xì)胞較抗CD19-CAR-T細(xì)胞釋放更少的炎性細(xì)胞因子而不喪失抗腫瘤活性,是更安全有效的T細(xì)胞療法[23]。

        2.3 TCR-T治療的臨床研究進(jìn)展

        PACT Pharma公司開(kāi)發(fā)的imPACT分離技術(shù)分離能特異性識(shí)別腫瘤突變的T細(xì)胞,確定這種T細(xì)胞受體后,使用非病毒基因組工程法將其重新引入外周血的T細(xì)胞中,產(chǎn)生對(duì)抗新抗原的特異性T細(xì)胞,其結(jié)果顯示了對(duì)黑色素瘤的殺傷作用。PACT Pharma公司已將腫瘤特異性neoTCR-P1細(xì)胞推進(jìn)至Ⅰ期臨床,可能為實(shí)體腫瘤患者提供顯著的臨床獲益。Lion TCR公司針對(duì)肝癌開(kāi)展的個(gè)性化乙型肝炎病毒(hepatitis B,HBV)特異性TCR-T療法,其針對(duì)晚期肝細(xì)胞癌的Ⅰ期臨床試驗(yàn)顯示了令人鼓舞的治療效果和較好的安全性[24]。

        香雪精準(zhǔn)醫(yī)療在中國(guó)開(kāi)展了基于TAEST技術(shù)產(chǎn)生的具有高親和力的、靶向抗原NY-ESO-1的TCR-T的Ⅰ期臨床試驗(yàn)。初步臨床結(jié)果顯示,在接受治療的6名患者中,2名患者顯示出部分反應(yīng);4名患者表現(xiàn)穩(wěn)定,其中2名在治療后不久出現(xiàn)腫瘤壞死明顯[25]。此外,該療法還表現(xiàn)出可控的安全性,且沒(méi)有產(chǎn)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的不良反應(yīng)。

        Stadtmauer等[26]開(kāi)展的Ⅰ期臨床試驗(yàn)中通過(guò)CRISPR-Cas9多重編輯以改造T細(xì)胞,在3名難治性腫瘤患者中評(píng)價(jià)其安全性和可行性。在T細(xì)胞中刪除了2個(gè)編碼內(nèi)源性T細(xì)胞受體鏈的基因TCRα和TCRβ以減少TCR錯(cuò)配,并插入合成的腫瘤特異性NY-ESO-1的TCR轉(zhuǎn)基因,且敲除編碼PD-1的基因。該工程化改造的T細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)導(dǎo)致持久反應(yīng),修飾的T細(xì)胞可在患者體內(nèi)持續(xù)存在長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月,顯示了CRISPR基因編輯用于腫瘤免疫療法的可行性。

        3 TIL療法

        3.1 TIL療法的基本原理

        Rosenberg等[27]在1986年首次報(bào)道了TIL用于過(guò)繼性免疫治療。TIL是一類存在于腫瘤組織中,具有針對(duì)腫瘤特異性突變抗原的淋巴細(xì)胞,來(lái)源于外周被激活的T細(xì)胞。經(jīng)典的抗腫瘤細(xì)胞免疫過(guò)程包括腫瘤裂解并釋放特異性抗原,被DC捕獲后,成熟的DC遷移至淋巴結(jié)提呈腫瘤釋放的特異性抗原,刺激幼稚T細(xì)胞誘導(dǎo)、分化,一部分效應(yīng)T細(xì)胞浸潤(rùn)至腫瘤組織內(nèi)/間質(zhì),進(jìn)一步發(fā)揮腫瘤殺傷功能。多項(xiàng)研究表明,在黑色素瘤、胃腸道癌、宮頸癌、非小細(xì)胞肺癌中均能發(fā)現(xiàn)TIL,它們具有免疫反應(yīng)性且與腫瘤的預(yù)后相關(guān)[28-32]。TIL療法的主要流程包括從腫瘤組織樣本分離TIL,體外擴(kuò)增以及TIL的回輸?shù)龋ㄒ?jiàn)圖3)。

        圖3 TIL細(xì)胞療法流程圖Figure 3 Flow chart of TIL cell therapy

        3.2 TIL療法的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

        與CAR-T和TCR-T療法相比,TIL療法存在一系列優(yōu)勢(shì)。首先,TIL療法由靶向癌細(xì)胞中多種抗原的T細(xì)胞組成,因此可以通過(guò)多個(gè)靶點(diǎn)激發(fā)對(duì)癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性反應(yīng)。例如,Lu等[33]通過(guò)構(gòu)建串聯(lián)微基因鑒定出TIL中存在針對(duì)不同靶點(diǎn)的T細(xì)胞,證實(shí)TIL中的淋巴細(xì)胞可以通過(guò)識(shí)別突變的KIF2C和POLA2基因來(lái)殺傷腫瘤細(xì)胞。

        其次,由于TIL療法使用的細(xì)胞是遷移到腫瘤中的天然TIL,研究人員目前尚未觀察到其脫靶效應(yīng)和激發(fā)細(xì)胞因子釋放綜合征的能力,因此TIL療法較TCR-T和CAR-T療法更為安全。

        另外,TIL療法的關(guān)鍵點(diǎn)在于體外擴(kuò)增T細(xì)胞的數(shù)量與質(zhì)量。利用高劑量IL-2可在體外誘導(dǎo)TIL的擴(kuò)增,經(jīng)過(guò)5 ~ 6周可將T細(xì)胞的數(shù)目增至5×1011個(gè)。為了提高TIL對(duì)腫瘤細(xì)胞的特異性識(shí)別能力,有研究提出PD-1和4-1BB可作為腫瘤標(biāo)志物對(duì)外周血細(xì)胞庫(kù)進(jìn)行篩選,以獲得腫瘤特異性T細(xì)胞[34]。該策略為增強(qiáng)新抗原反應(yīng)性TILs的檢測(cè)提供了一種更為直接有效的方法,并可快速識(shí)別腫瘤抗原反應(yīng)性TCR,用于指導(dǎo)癌癥患者的個(gè)性化腫瘤抗原的篩選。

        3.3 TIL療法的臨床研究進(jìn)展

        TIL至今已發(fā)展30多年,前瞻性臨床研究證明腫瘤特異反應(yīng)性TIL療法對(duì)多種實(shí)體瘤有效,部分患者可完全緩解。2011年一項(xiàng)關(guān)于轉(zhuǎn)移性黑色素瘤Ⅱ期臨床研究顯示,TIL治療黑色素瘤患者的客觀緩解率(objective response rate,ORR)為56%,完全緩解率(complete response rate,CRR)高達(dá)24%;浸潤(rùn)腫瘤的免疫細(xì)胞數(shù)量與患者的生存機(jī)會(huì)呈正比[35]。

        2016年Tran等[36]使用TIL療法成功治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者。接受靶向蛋白KRAS G12D突變的TIL治療后,患者肺部的7個(gè)轉(zhuǎn)移病灶中的3個(gè)完全消失,患者在4年后尚未見(jiàn)疾病進(jìn)展。

        Iovance公司研發(fā)的Lifileucel(LN-144)療法更新了黑色素瘤的Ⅱ期臨床結(jié)果。對(duì)Ⅲc期或Ⅳ期轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的患者進(jìn)行TIL過(guò)繼治療,結(jié)果顯示疾病控制率(disease control rate,DCR)高達(dá)80%,ORR達(dá)到38%,包括2例(3%)完全緩解,23例(35%)部分緩解和28例(42%)病情穩(wěn)定,中位隨訪時(shí)間為8.8個(gè)月。更重要的是,PD-L1陰性患者也有響應(yīng),這說(shuō)明對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑無(wú)效的患者仍能獲益于TIL療法。

        Iovance公司公布LN-145療法對(duì)晚期宮頸癌的DCR高達(dá)89%?;诜e極的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù),F(xiàn)DA于2019年授予TIL療法LN-145為突破性療法認(rèn)定,這是用于實(shí)體瘤的細(xì)胞免疫療法首次獲此殊榮。如果FDA批準(zhǔn),這將是首款用于實(shí)體瘤的細(xì)胞免疫療法,將給癌癥患者帶來(lái)巨大的生存獲益。

        4 CAR-NK療法

        4.1 CAR-NK療法的基本原理

        NK細(xì)胞屬于先天淋巴細(xì)胞,在識(shí)別靶細(xì)胞后可啟動(dòng)殺傷過(guò)程,發(fā)揮抗腫瘤、抗病毒和抗移植物宿主病等功能。NK細(xì)胞可獨(dú)立于TCR識(shí)別方式,表達(dá)先天識(shí)別受體如天然殺傷細(xì)胞受體G2D(NKG2D)發(fā)揮免疫功能[37]。目前基于NK細(xì)胞的免疫療法已成為腫瘤免疫治療領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。類似于CAR-T的設(shè)計(jì)原理,CAR-NK療法也是通過(guò)基因技術(shù)改造嵌合抗原受體,選擇合適的抗原結(jié)合區(qū)域的單鏈抗體片段如CD19、CD20、HER2、NKG2D等,并增加胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域CD28、4-1BB或DNA X激活蛋白12等以提高NK細(xì)胞的激活能力(見(jiàn)圖4)。自體NK細(xì)胞或異體NK細(xì)胞均可進(jìn)行CAR修飾。異體NK細(xì)胞由于表面殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體(killer-cell immunoglobulinlike receptors,KIRs)與患者HLA-Ⅰ類分子并不匹配,因此不會(huì)產(chǎn)生抑制信號(hào)引起干擾,致使異體NK細(xì)胞會(huì)保持較為持久的殺傷效果[38]。

        圖4 CAR-NK與CAR-T的結(jié)構(gòu)比較Figure 4 Structural comparison between CAR-NK and CAR-T

        4.2 CAR-NK療法的優(yōu)勢(shì)

        相較于CAR-T療法,CAR-NK療法在臨床上顯示出更好的適應(yīng)性與安全性。CAR-T療法的主要副作用之一是脫靶效應(yīng),由于CAR-T細(xì)胞的持續(xù)存在可能對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生攻擊,故脫靶效應(yīng)可能導(dǎo)致嚴(yán)重副反應(yīng)。相反,CAR-NK細(xì)胞缺乏克隆擴(kuò)張,幾乎不會(huì)產(chǎn)生脫靶效應(yīng)。此外,NK細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子種類與T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子種類有很大不同,CAR-T細(xì)胞通常通過(guò)分泌促炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor,TNF-α)、IL-1和IL-6誘導(dǎo)細(xì)胞因子風(fēng)暴,而活躍的NK細(xì)胞通常產(chǎn)生IFN-γ和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子,對(duì)機(jī)體無(wú)嚴(yán)重毒性影響。同時(shí),CAR-NK也不會(huì)產(chǎn)生明顯的移植物抗宿主反應(yīng)。

        腫瘤表面抗原的丟失會(huì)引發(fā)腫瘤逃逸,除了通過(guò)單鏈抗體識(shí)別腫瘤表面抗原來(lái)抑制癌細(xì)胞外,NK細(xì)胞還可以通過(guò)多種受體識(shí)別各種配體來(lái)抑制癌細(xì)胞。此外,NK細(xì)胞可以通過(guò)CD16誘導(dǎo)抗體依賴性細(xì)胞毒性。因此,CAR-NK細(xì)胞可通過(guò)CAR依賴和NK細(xì)胞受體依賴性途徑抑制癌細(xì)胞,從而消除腫瘤抗原陽(yáng)性癌細(xì)胞或表達(dá)NK細(xì)胞受體配體的癌細(xì)胞。臨床試驗(yàn)表明,CAR-T細(xì)胞不能消除高度異質(zhì)性的癌細(xì)胞,但是CAR-NK細(xì)胞能夠有效地殺死長(zhǎng)期治療后可能改變其表型的殘留腫瘤細(xì)胞。

        CAR-NK療法的通用性強(qiáng),NK來(lái)源廣泛,可從健康人外周血、臍帶血、胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、NK-92細(xì)胞系中產(chǎn)生[39]。同種異體的NK細(xì)胞來(lái)源廣泛,制備工藝成熟,可以減少患者的等待時(shí)間和治療費(fèi)用。確定供體和患者的KIR-HLA基因型的最佳組合已被證明對(duì)異體細(xì)胞移植有益[40]。

        4.3 CAR-NK療法的臨床研究進(jìn)展

        越來(lái)越多的研究表明,CAR-NK療法在腫瘤免疫治療中能有效控制腫瘤生長(zhǎng),延長(zhǎng)患者生存期,特別是在治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤方面。靶向CD19的CAR-NK療法在治療復(fù)發(fā)/難治性CD19+NHL或慢性淋巴細(xì)胞白血病患者的首次人體Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)取得了令人鼓舞的結(jié)果:63.6%(7/11)的入組患者實(shí)現(xiàn)了完全緩釋,未見(jiàn)神經(jīng)毒性、細(xì)胞因子風(fēng)暴或移植物抗宿主病發(fā)生,表明其較好的安全性和有效性[41]。除CD19外,針對(duì)CD7(NCT02742727)和CD33(NCT02944162)淋巴瘤和白血病的CARNK療法臨床研究也正在進(jìn)行中。

        CAR-NK療法在實(shí)體瘤中也顯示其治療潛力,包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、卵巢癌、肝細(xì)胞癌和前列腺癌等[42]。HER2在多種惡性腫瘤中高表達(dá),是極具潛力的靶點(diǎn)。利用小鼠膠質(zhì)母細(xì)胞瘤模型驗(yàn)證了靶向HER2的CAR-NK-92細(xì)胞系免疫療法的有效性和特異性[43]。目前一項(xiàng)關(guān)于HER2-CAR-NK治療的3+3劑量遞增Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT03383978)正在進(jìn)行中。針對(duì)表達(dá)間皮素(mesothelin,MSLN)的卵巢癌,MSLN-CAR NK細(xì)胞在體內(nèi)外均顯示處較強(qiáng)的特異性抗腫瘤活性[44],抗MSLN-CAR NK細(xì)胞免疫臨床試驗(yàn)(NCT03692637)處于Ⅰ期臨床試驗(yàn)早期。

        為了規(guī)避腫瘤免疫微環(huán)境介導(dǎo)的免疫抑制,CAR-NK細(xì)胞被設(shè)計(jì)表達(dá)帶有CD28和CD137信號(hào)結(jié)構(gòu)域的MUC1-CAR和截短的PD-1肽(MUC1-CAR-NK-92)。這些細(xì)胞在體外和體內(nèi)均能殺傷MUC1靶細(xì)胞。最近完成的一項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT02839954),評(píng)估了MUC1-CAR-NK-92在MUC1陽(yáng)性復(fù)發(fā)或難治性實(shí)體瘤患者中的安全性和有效性,13例PD-L1和MUC1陽(yáng)性腫瘤患者中,3名退出,9名病情穩(wěn)定,1名患者出現(xiàn)疾病進(jìn)展,試驗(yàn)中無(wú)患者出現(xiàn)細(xì)胞因子風(fēng)暴或骨髓抑制的現(xiàn)象[45]。

        5 CAR-M療法

        5.1 CAR-M療法的基本原理

        巨噬細(xì)胞作為先天性免疫的關(guān)鍵細(xì)胞,通過(guò)強(qiáng)大的吞噬能力可以直接參與固有免疫,實(shí)現(xiàn)腫瘤殺傷。除此之外,巨噬細(xì)胞還是專業(yè)的抗原呈遞細(xì)胞(antigen presenting cell,APC)。巨噬細(xì)胞通過(guò)MHC分子呈遞腫瘤細(xì)胞衍生的抗原,從而激活內(nèi)源性抗腫瘤 T 細(xì)胞反應(yīng),增強(qiáng)治療效果并降低腫瘤細(xì)胞發(fā)生抗原逃逸的風(fēng)險(xiǎn)[46]。這些特征提示,巨噬細(xì)胞也是一類有潛力的可殺傷腫瘤的免疫細(xì)胞。類似于CAR-T療法,運(yùn)用CAR技術(shù)改造巨噬細(xì)胞成為ACT的新可能。CAR-M療法是指將經(jīng)過(guò)編輯的特定CAR基因植入巨噬細(xì)胞,以裝備巨噬細(xì)胞能夠通過(guò)特異性抗原與腫瘤細(xì)胞表面結(jié)合并隨后激活巨噬細(xì)胞的活性[47]。CAR-M還能將M2型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)為M1型,重塑免疫環(huán)境,抵抗腫瘤免疫微環(huán)境中的抑制組分(見(jiàn)圖5)[48]。

        圖5 CAR-M抗腫瘤作用機(jī)制Figure 5 Antitumor mechanism of CAR-M

        5.2 CAR-M療法的研究進(jìn)展

        相較于CAR-T在實(shí)體瘤中的限制,CAR-M具有更強(qiáng)的腫瘤浸潤(rùn)作用以及吞噬殺傷能力,是極具潛力的免疫治療方式,如何增強(qiáng)CAR-M的靶向性以及免疫功能是研究人員廣泛關(guān)注的問(wèn)題。Morrissey等[49]設(shè)計(jì)的嵌合抗原受體吞噬細(xì)胞(chimeric antigen receptor-phagocytes,CAR-P)可引導(dǎo)巨噬細(xì)胞吞噬具體目標(biāo),CAR-P由胞外抗CD19抗體片段及吞噬受體胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成,CAR-P可表達(dá)表皮生長(zhǎng)因子樣抗原10或FcRv的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域,促進(jìn)目標(biāo)抗原的吞噬。Zhang等[50]選擇多能干細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞進(jìn)行CAR的編輯并將其命名為CAR-iMac,結(jié)果表明在特定抗原如白血病和淋巴瘤的研究中,CAR介導(dǎo)的信號(hào)促進(jìn)CAR-iMac的吞噬作用并向促炎M1型極化。

        Klichinsky等[48]選用一種高效的嵌合腺病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)方法成功將CAR引入到巨噬細(xì)胞中,獲得了含抗HER2和CD3ζ胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的CAR-Ms。在2種實(shí)體瘤異種移植小鼠模型中,單次回輸人類CAR-Ms降低了腫瘤負(fù)荷,延長(zhǎng)了總生存期。在人源化小鼠模型中,CAR-Ms可誘導(dǎo)促炎性腫瘤微環(huán)境并增強(qiáng)抗腫瘤T細(xì)胞的活性。令人驚喜的是,CAR-Ms不僅表達(dá)了促炎細(xì)胞因子和趨化因子,可將促腫瘤M2型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為抗腫瘤M1型巨噬細(xì)胞,還能抵抗免疫抑制細(xì)胞因子的作用,發(fā)揮多功效性的抗腫瘤功能[48]。基于該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),關(guān)于腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)含HER2的CAR-M療法被批準(zhǔn)開(kāi)展Ⅰ期臨床試驗(yàn),這將是一項(xiàng)具有里程碑意義的試驗(yàn)。基于CAR-M療法的臨床試驗(yàn)在研情況如表3所示。

        表3 基于CAR-M細(xì)胞療法的臨床試驗(yàn)Figure 3 Clinical trials based on CAR-M therapy

        6 結(jié)語(yǔ)與展望

        近年來(lái),腫瘤免疫療法在臨床上取得了令人矚目的成效。其中,ACT通過(guò)回輸改造后的高特異性T細(xì)胞、NK細(xì)胞或巨噬細(xì)胞發(fā)揮直接殺傷腫瘤和免疫激活作用,為難治性、復(fù)發(fā)性腫瘤患者帶來(lái)了希望。盡管如此,各類ACT也存在某些局限性。經(jīng)典的CAR-T療法的脫靶效應(yīng)及細(xì)胞因子風(fēng)暴反應(yīng)可能會(huì)對(duì)患者帶來(lái)極為嚴(yán)重的副作用;TCR-T療法和TIL療法需要對(duì)患者進(jìn)行個(gè)性化精準(zhǔn)服務(wù),在生產(chǎn)轉(zhuǎn)化上耗時(shí)久;CAR-NK、CAR-M療法的臨床樣本較少,還有許多待確認(rèn)的問(wèn)題。

        未來(lái)ACT的發(fā)展還需要關(guān)注以下幾個(gè)方面:在靶點(diǎn)的選擇方面,需要綜合考慮靶點(diǎn)的抗原性、有效性和安全性;在改善治療效果方面,高效率基因工程技術(shù)是值得關(guān)注的方向,同時(shí)克服腫瘤免疫逃逸和改善腫瘤免疫環(huán)境也是亟待解決的問(wèn)題,多種治療策略的聯(lián)合治療方案也需要更深入的研究;此外,提高生產(chǎn)產(chǎn)能,改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程,縮短生產(chǎn)周期將會(huì)給患者帶來(lái)更大的受益,值得更多的關(guān)注。

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