CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)，即嵌合抗原受體T細胞免疫療法。該療法是一種出現了很多年但近幾年才被改良使用到臨床中的新型細胞療法。在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治療上有著顯著的療效，被認為是最有前景的腫瘤治療方式之一。正如所有的技術一樣，CAR-T技術也經歷一個漫長的演化過程，正是在這一系列的演化過程中，CAR-T技術逐漸走向成熟。
這種新的治療策略的關鍵之處在於識別靶細胞的被稱作嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor, CAR）的人工受體，而且在經過基因修飾後，病人T細胞能夠表達這種CAR。在人體臨床試驗中，科學家們通過一種類似透析的過程提取出病人體內的一些T細胞，然後在實驗室對它們進行基因修飾，將編碼這種CAR的基因導入，這樣這些T細胞就能夠表達這種新的受體。這些經過基因修飾的T細胞在實驗室進行增殖，隨後將它們灌注回病人體內。這些T細胞利用它們表達的CAR受體結合到靶細胞表面上的分子，而這種結合觸發一種內部信號產生，接著這種內部信號如此強效地激活這些T細胞以至於它們快速地摧毀靶細胞。
近年來，CAR-T免疫療法除了被用來治療急性白血病和非霍奇金淋巴瘤之外，經改進後，也被用來治療實體瘤、自身免疫疾病、HIV感染和心臟病等疾病，具有更廣闊的應用空間。基於此，針對CAR-T細胞療法取得的最新進展，小編進行一番盤點，以饗讀者。
1.Science子刊：重大進展！重新利用蠍毒中的氯毒素，讓CAR-T細胞靶向並殺死膠質母細胞瘤
doi:10.1126/scitranslmed.aaw2672
在一項新的研究中，來自美國希望之城（City of Hope）的研究人員開發並測試了首個利用氯毒素（chlorotoxin, CLTX）引導T細胞靶向腦瘤細胞的嵌合抗原受體（CAR）T細胞（CAR-T）療法，其中氯毒素是蠍毒中的一種成分。這家研究機構還開放了首個使用這種CAR-T細胞療法的人體臨床試驗。相關研究結果發表在2020年3月4日的Science Translational Medicine期刊上，論文標題為“Chlorotoxin-directed CAR T cells for specific and effective targeting of glioblastoma”。
藍色表示細胞核（較大：腫瘤細胞；較小：T細胞）。黃色聚集於這兩個細胞之間的界面上，代表著免疫突觸的形成，免疫突觸是T細胞活化的一個關鍵指標。T細胞經活化後將會殺死腫瘤。圖片來自City of Hope。
CAR通常會將單抗序列整合到它的靶向結構域中，從而使得CAR-T細胞能夠識別抗原並殺死腫瘤細胞。相比之下，CLTX-CAR使用的是一種長36個氨基酸的肽序列，該序列首先從致命毒蠍的毒液中分離出來，如今經改造後作為CAR識別結構域起作用。
CLTX可結合被認為是導致腫瘤復發的GBM幹細胞樣細胞。與這些觀察結果一致的是，CLTX-CAR-T細胞識別並殺死了大量的GBM細胞，而忽略了大腦和其他器官中的非腫瘤細胞。這些研究人員證實在細胞測定法和動物模型中，CLTX-CAR-T細胞在選擇性殺死人GBM細胞方面非常有效，而且不會靶向非腫瘤細胞（off-tumor targeting），也不會導致非腫瘤毒性（off-tumor toxicity）。
論文通訊作者、希望之城的Christine Brown博士說，“整合了氯毒素的CAR擴大了CAR-T細胞療法潛在靶向的實體瘤的數量，這對於那些難以治療的膠質母細胞瘤等癌症患者尤其需要。這是CAR-T細胞療法的全新靶向策略，它整合了不同於其他CAR的識別結構。”
2.Blood Adv：臨床研究表明CAR-T細胞療法可改善DLBCL患者的生活質量
doi:10.1182/bloodadvances.2019000525
一項新的研究表明用嵌合抗原受體（CAR）T細胞（CAR-T）療法有效治療的成年淋巴瘤患者在各種自我報告的生活質量指標上顯示出明顯的改善。它提供證據表明CAR-T細胞可能不僅延長癌症患者的生存期，而且還可改善治療後的生活質量。相關研究結果發表在2020年2月11日的Blood Advances期刊上，論文標題為“Tisagenlecleucel cellular kinetics, dose, and immunogenicity in relation to clinical factors in relapsed/refractory DLBCL”。
為了確定CAR-T細胞對患者的其他益處，參與這項新研究的研究人員評估了接受稱為tisagenlecleucel的CAR-T療法治療的復發/難治性DLBCL成人患者的生活質量。這些患者被要求使用兩種工具報告其生活質量：一種工具評估身體、社會、情感和功能的健康狀況，以及與疾病和治療相關的症狀，另一種工具引發與身體和社會功能、健康感知和心理健康相關的反應。在治療前收集數據，然後在治療後3、6、12和18個月再次收集數據，除非患者停止參與研究或者患者病情出現惡化。
在108名接受評估的患者中，有57人對tisagenlecleucel治療獲得了完全或部分緩解。患者報告的生活質量結果的基線得分在總患者人群和那些對治療有反應的患者之間是相似的，但是有反應的患者表現出隨著時間的推移生活質量的持續改善。與基線相比，對治療有反應的患者在總體健康、活力、身體功能和社會功能方面的改善最為顯著。
3.靶向TGF-β的CAR-T細胞療法有潛力治療實體瘤
新聞來源：Cancer immunotherapy target helps fight solid tumors
美國加州大學洛杉磯分校副教授、瓊森綜合癌症中心成員Yvonne Chen對諸如T細胞之類的免疫細胞進行基因改造使得它們攻擊最會躲避的敵人：癌症。新的癌症免疫療法產生的免疫細胞可以有效殺死血液癌症，但是卻很難殺死實體瘤。她正在設計讓免疫細胞“打敗”實體瘤的方法。她於2020年2月18日在美國加州聖地亞哥市舉辦的第64屆生物物理學會年會上介紹她的研究。
實體瘤被TGF-β包圍著，從而抑制腫瘤環境中T細胞的活性。然而，T細胞經基因改造後可抵抗這種抑制，而且經激活後可抵抗腫瘤。圖片來自ZeNan Chang。
T細胞是一種白細胞，巡邏並攻擊我們體內的入侵者，但它們也需要避免攻擊我們自己的細胞，這是癌症能夠逃避免疫系統監視的一種方式。實體瘤是在體內形成腫瘤塊的癌症，佔癌症病例的90％，甚至可以讓免疫細胞失活。這些腫瘤可以被一種稱為轉化生長因子β（TGF-β）的蛋白包圍。蛋白TGF-β可以抑制腫瘤環境中T細胞的活性。Chen發現了一種幫助T細胞克服TGF-β抑制來抵抗腫瘤細胞的方法。
儘管CD19 CAR-T細胞療法已顯示出令人鼓舞的臨床結果，但是有時在整個治療過程中，會出現沒有CD19的癌細胞群體。Chen說，“臨床試驗表明，接受CD19 CAR-T細胞治療的淋巴瘤患者中有50％會在6個月內復發，其中許多病例涉及不再表達CD19的腫瘤細胞。”為了避免這種情況，Chen設計了靶向CD19和CD20的T細胞，以降低任何癌細胞逃避治療的可能性。這種雙特異性CAR-T細胞療法目前正在加州大學洛杉磯分校開展的I期臨床試驗中進行測試。
除了血液癌症以外，實體瘤一直是Chen實驗室正在進行的許多研究工作的重點。 Chen說，“免疫療法對血液腫瘤效果很好，但對實體瘤效果不佳，部分原因是TGF-β誘導的免疫抑制。”她採用經過基因改造後靶向TGF-β的CAR的新方法是針對實體瘤的良好開端。 “TGF-β CAR已顯示出安全有效地增強T細胞療法抗腫瘤功效的潛力。”
Chen和他的同事們構建出能夠通過增強防禦能力來對TGF-β做出反應的CAR。Chen說，“表達TGF-β反應性CAR的T細胞不是在TGF-β的作用下受到抑制，而是會做好準備在暴露於高濃度的TGF-β時遇見並攻擊腫瘤細胞。” Chen及其同事們正在開發還靶向另一種腫瘤特異性標誌物的TGF-β CAR-T細胞，以便開發可以有效對抗免疫抑制性實體瘤的下一代T細胞療法。
4.Sci Adv：光調控CAR-T療法可有效殺傷皮膚癌
doi:10.1126/sciadv.aay9209
近日，加利福尼亞大學聖地亞哥分校的生物工程師開發了一種控制系統，該系統可以使CAR T細胞療法在治療癌症時更安全，更有效。通過對CAR T細胞進行編程以使其在藍光刺激下被激活，研究人員能夠達到精確控制T細胞破壞小鼠皮膚腫瘤而又不損害健康組織的目的。在小鼠的測試中，接受工程化改造的CAR T細胞對皮膚腫瘤的殺傷結果顯示其可使腫瘤大小減少八至九倍。而在沒有外界光源刺激下時，改造的CAR T細胞本身不會抑制腫瘤的生長。該工作於2月19日發表在《Science Advance》雜誌上。
文章作者，加州大學聖地亞哥分校生物工程學教授Yingxiao Wang說：“目前很難鑑定出高度特異性的實體瘤抗原分子，能夠達到使CAR T細胞僅靶向這些病變的腫瘤部位而不會攻擊正常器官和組織的效果。因此，CAR-T療法迫切需要設計可在空間和時間上高精度控制的CAR T細胞。”
為了創建此類細胞，Wang和他的團隊安裝了一個開關，該開關可使他們在體內特定位置激活CAR T細胞。該開關使用位於CAR T細胞內部的兩種工程蛋白，當暴露於藍光脈衝時會結合。一旦結合在一起，這些蛋白質就會觸發抗原靶向受體的表達。由於光線無法深入人體，Wang認為該方法可用於治療皮膚表面附近的實體瘤。為了進行進一步的研究，Wang希望與臨床醫生合作以對黑素瘤患者進行測試。
5.Nat Commun：新研究表明CD229 CAR-T細胞有望治療多發性骨髓瘤
doi:10.1038/s41467-020-14619-z
在一項新的研究中，來自美國猶他大學等研究機構的研究人員描述了一種使用嵌合抗原受體（CAR）T細胞（CAR-T）療法治療癌症的新方法。利用小鼠模型和來自患者的腫瘤細胞進行的實驗室測試表明這種新的細胞免疫療法在治療多發性骨髓瘤和其他類型血液癌症中顯示出有希望的結果。相關研究結果於2020年2月7日發表在Nature Communications期刊上，論文標題為“CD229 CAR T cells eliminate multiple myeloma and tumor propagating cells without fratricide”。
與多發性骨髓瘤存在組織學上相關性的漿細胞瘤的顯微圖，圖片來自Wikipedia/CC BY-SA 3.0。
這些研究人員開發了靶向CD229分子的CAR-T細胞。這種分子在整個疾病過程中都存在於骨髓瘤患者的癌細胞表面上。重要的是，CD229也存在於骨髓瘤幹細胞表面上，骨髓幹細胞是復發患者中治療抵抗性腫瘤細胞的來源。
這項研究是由猶他大學血液學與血液系統惡性腫瘤科內科副教授Djordje Atanackovic博士領導。這項研究基於Atanackovic和他的同事們的早期研究工作：他們已鑑定出CD229存在於多發性骨髓瘤細胞和其他B細胞癌細胞表面上。一旦鑑定出靶標CD229，他們就花費數年的時間來完成複雜的實驗室工作，以測試CD229是否是一種可行的CAR-T細胞療法的新靶標。
猶他大學細胞與蛋白工程專家Tim Luetkens博士和猶他大學內科助理教授Sabarinath Radhakrishnan博士在Atanackovic實驗室中領導了這種療法的開發。他們設計出首個針對CD229的全人抗體，並且利用這種設計出的抗體，構建出靶向CD229的CAR-T細胞。他們在小鼠模型和來自骨髓瘤患者的癌症幹細胞中證實CD229 CAR-T細胞殺死成熟的多發性骨髓瘤細胞和骨髓瘤幹細胞。他們還發現在這種實驗室條件中，經過CD229 CAR-T細胞治療的骨髓瘤似乎產生持久的免疫反應。
6.Nat Biotechnol：新方法促進CAR-T細胞在實體瘤中存活和增殖
doi:10.1038/s41587-019-0398-2
腫瘤會為抵抗癌症的免疫細胞（比如T細胞）創造一個不利的環境。在一項新的研究中，來自美國北卡羅來納大學教堂山分校和中國西安交通大學的研究人員對免疫細胞進行基因改造而改善它們的存活和增殖，即便在不友善的腫瘤中也是如此。相關研究結果於2020年2月3日在線發表在Nature Biotechnology期刊上，論文標題為“Interleukin-23 engineering improves CAR T cell function in solid tumors”。
論文共同通訊作者、北卡羅來納大學教堂山分校萊恩伯格綜合癌症中心的Gianpietro Dotti博士及其研究團隊開發出一種方法來提供刺激信號，使得尋找癌症的免疫細胞---嵌合抗原受體（CAR）T細胞（CAR-T）,它們經過基因改造而能夠尋找和殺死特定的癌症---超負荷運轉，簡言之，利用一種刺激信號激活CAR-T細胞。他們的臨床前發現提供了一種新的方法來讓這些經過基因改造的T細胞增殖，同時避免激活可能引起脫靶副作用的其他免疫細胞。
這些研究人員發現了有關刺激分子IL-23功能的重要見解。他們確定這種刺激分子的受體僅在抵抗癌症的T細胞被激活時才會出現。基於這一發現，他們想知道他們是否可以對T細胞進行基因改造使得它們自我產生這種增殖信號，而且僅在抵抗腫瘤的T細胞中自我產生。這他們隨後報道了一種對這些T細胞進行基因改造以產生IL-23的方法。更具體地說，他們對這些T細胞進行了基因改造，使得當它們識別出腫瘤並被刺激而殺死腫瘤時，它們也會被刺激而產生IL-23，從而幫助它們增殖。
這些研究人員在神經母細胞瘤和胰腺癌的小鼠模型中證實了他們的這種增加CAR-T細胞增殖的方法。他們正計劃繼續開展他們的研究工作，以發現以其他方式改進這些經過基因改造的T細胞的功能，比如增強它們的代謝活性，使得它們能夠在營養不足的腫瘤中更好地發揮功能。
7.NEJM：臨床試驗表明CD19 CAR-NK細胞療法在白血病和淋巴瘤患者中實現73%的緩解率
doi:10.1056/NEJMoa1910607
在一項新的I/IIa期臨床試驗中，來自美國德克薩斯大學MD安德森癌症中心的研究人員報道利用臍帶血來源的靶向CD19的嵌合抗原受體（CAR）自然殺傷細胞（CAR-NK）進行治療可導致大多數患有複發性或難治性非霍奇金淋巴瘤（NHL）和慢性淋巴細胞白血病（CLL）患者出現臨床反應，而且未觀察到主要的毒副作用。相關研究結果發表在2020年2月6日的NEJM期刊上，論文標題為“Use of CAR-Transduced Natural Killer Cells in CD19-Positive Lymphoid Tumors”。
圖片來自NEJM, 2020, doi:10.1056/NEJMoa1910607。
在參與這項臨床研究的11名患者中，8人（73％）對治療作出反應，其中7人完全緩解，這意味著他們在中位隨訪13.8個月時不再顯示疾病跡象。緩解後的治療是對其中的5名有反應的患者進行的。沒有患者經歷細胞因子釋放綜合徵和神經毒性。在輸注後1個月內對CD19 CAR-NK細胞療法的反應明顯，並且在輸注後1年內證實了這些細胞的持久存在。
論文通訊作者、德克薩斯大學MD安德森癌症中心幹細胞移植與細胞治療教授Katayoun Rezvani博士說，“這項臨床試驗的結果令我們備感鼓舞，我們將開展進一步的臨床試驗，以研究臍血來源的同種異體CAR-NK細胞作為有需要的患者的潛在治療選擇。”
8.Nature熱評：CRISPR正推動CAR-T細胞快速前進
doi:10.1038/d42473-019-00443-7
在過去的十年裡，一種新的免疫治療工具進入了臨床。被設計成表達嵌合抗原受體的T細胞，即CAR-T細胞，已經被證明可以幫助血癌患者。2011年的一項關鍵研究使用第二代CAR-T細胞來實現大多數測試患者T細胞的持續激活和緩解。一年後出現了另一個重大突破，兩個小組描述了一種名為CRISPR-Cas9的新型基因編輯工具，並演示了它在真核細胞中的應用。這兩份報告幫助開啟了基因編輯的新時代。儘管基因編輯有可能改善細胞工程，但CAR-T細胞和CRISPR的交叉還需要幾年時間。
從一開始，CRISPR就像是製造T細胞的理想方法。這是一個簡單的過程，具有最小的脫靶效應，適用於多種細胞類型。但CRISPR在一個領域遇到了困難。CRISPR-Cas9通過產生靶向雙鏈DNA (dsDNA)斷裂，然後通過細胞的非同源末端連接途徑修復，從而有效地產生小的突變。然而，當使用同源導向的修復機制插入外源DNA時，CRISPR編輯的效率可能低得可憐。然而，插入DNA對於製造CAR-T細胞至關重要。
去年，Alexander Marson、Gurumurthy和他的同事們利用Easi-CRISPR對人類T細胞的結構和功能進行了重新編程，且不需要病毒載體。本研究表明，將ssDNA作為同源性導向的修復模板對T細胞進行CRISPR編輯，與dsDNA模板相比，能夠更準確、更有效地進行大規模的基因插入，並且脫靶整合概率更低。
雖然有希望，但還有一個重要的考慮：長ssDNA序列很難在實驗室中產生，尤其是在基因編輯實驗中需要高濃度的長ssDNA。一些公司和研究開發人員正試圖解決這個問題，他們正在研究有效生成大量長ssDNA的方法。總部位於新澤西州皮斯卡塔韋(Piscataway)的全球生物技術公司GenScript以其領先的DNA合成技術而聞名。該公司最近開始提供數千個核苷酸長度的ssDNA，數量可達100微克--這是使用CRISPR進行T細胞重編程的理想選擇。GenScript也是為數不多的提供完整的CRISPR解決方案的公司之一，包括HPLC純化的、化學合成的sgRNAs，並通過末端修飾來增強CRISPR編輯。
基因編輯正在改變研究人員研究細胞工程的方式。像Easi-CRISPR這樣的方法，連同DNA和RNA合成的改進，將進一步加強CAR-T細胞工程的努力，最終改善癌症治療和人類健康。
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