科研赋能|通用型细胞治疗研究进展

CAR-T细胞治疗以它独特的靶向疗法，为癌症患者带来新的希望。目前已上市的10款CAR-T药物，主要是针对CD19或BCMA的自体CAR-T细胞移植治疗，据统计目前总共仅治疗35000余例患者，这相较于全球的患者总数而言简直是九牛一毛。最重要的一个原因就是个性化定制导致价格都不亲民。此外，免疫细胞疗法目前均为自体移植治疗，因此临床治疗也面临着制备时间长，患者桥接治疗后需要清淋、恢复至适合回输CAR-T的身体状态。更重要的是部分患者由于自身免疫和化疗影响，自体T细胞会出现耗竭、衰老以及功能缺陷的情况，在体外并不足以制备足够的CAR-T细胞，从而影响最终治疗效果。细胞治疗产业正快速实现技术迭代并走向商业化，以应对庞大的市场需求。特别是底层技术病毒载体及高效基因编辑存在技术壁垒，面临研发周期长、生产成本高、转化率低等痛点，导致产能受限和价格高昂，致使其商业化之路极具挑战。因此，开发通用型细胞产品尤为重要。

为了能让更多的患者受益于免疫细胞疗法，研究者们如今正在开发安全有效的异体移植免疫细胞，进行通用型CAR-免疫细胞的制备。这类产品的成功研发，将大大降低生产成本，缩短生产时间并且能够更好地保证产品疗效，让更多的患者受益。免疫细胞异体移植最重要的挑战是移植物抗宿主病（GvHD）以及宿主抗移植物反应（HvGR），针对这一挑战，研究者们主要从以下方面进行解决^[1]：

基于以上理论，我们概述了研究者们对通用型细胞治疗的研究进展：

研究者使用CRISPR-Cas9将CD19-CAR定点整合进TRAC位点，目的是敲除供体细胞的TCR并同时引进靶向CD19的特异性CAR分子，使得移植通用型CAR-T细胞避免了GvHD，同时CD19-CAR在天然TCR启动子下进行表达，这一基因工程改造加强了CAR-T细胞的功能，更好地控制pre-B-ALL的疾病进展^[3]。然而其中也存在着相关的问题，如在‘UCART19’治疗的21个病人中，有14例患者在输注后28天获得完全缓解或伴随不完全血液回复的完全缓解，但是其中4例未接受靶向CD52的阿仑珠单抗治疗的患者体内并未出现明显的UCART19扩增^[2]。因此异体CAR-T的宿主排斥反应仍然是一个主要因素。避免异体细胞受到宿主的排斥主要方法是阻止自体免疫细胞将移植细胞识别为外来细胞从而发生杀伤作用。如Caribou bioscience公司的CB011，CB012系列均通过敲除供体细胞B2M的同时，插入B2M-HLA-E，用以逃逸宿主T淋巴细胞和NK细胞的攻击。也有研究者通过基因工程构建了一个同种免疫防御受体（ADR），它能够选择性地识别4-1BB，4-1BB是激活的淋巴细胞表面短暂上调的一个细胞表面受体，表达ADR的CAR-T细胞能够在体内体外均可有效抵抗同种异体反应性T细胞，在血液瘤以及固体瘤小鼠模型中，表达ADR的异体CD19-CAR-T治疗均显示持久的肿瘤消除^[4]。这一方法或在将来对于通用型CAR-T的研发有着很好的前景。

图1 通用型CAR-T治疗策略^[8]

研究发现，相比较于外周血干细胞移植，接受异体脐带血移植的患者体内促炎性细胞因子释放水平较低，显著降低GvHD^[5]。其他来源比如诱导多功能干细胞获得的免疫效应细胞也在进行相关探索研究。

NK细胞是一种细胞毒性细胞，在对抗病毒感染或细菌感染或损伤的细胞的先天免疫反应中发挥重要作用。由于其不通过识别异体HLA发挥杀伤功能，不会引起GvHD，NK细胞具有作为异体细胞免疫疗法的潜力。NK细胞的活化受多种跨膜受体调控，包括活化受体、抑制受体、细胞因子受体和趋化因子受体。MHC下调是肿瘤细胞的一个共同特征，它为NK细胞提供了一种激活和杀伤机制。NK细胞表面抑制性杀伤免疫球蛋白受体KIR同MHC-I下调的肿瘤细胞结合时，NK抑制性信号减弱，从而诱发NK细胞的杀伤功能。NK细胞表面抑制性受体CD94（NKG2A或NKG2C异二聚体）均可识别非经典的HLA-E分子，恶性肿瘤或病毒感染的细胞可以通过该分子途径逃逸免疫系统的杀伤。而NKG2C的激活信号可以激活NK细胞发挥杀伤性功能，因此NKG2C阳性的NK细胞可以更好地使NK细胞抵抗HLA-E阳性肿瘤的逃逸。另外，CAR-NK除了具有NK细胞的自然杀伤能力外，还可通过CAR分子特异性识别肿瘤抗原，发挥抗肿瘤作用^[6]。但是异体NK细胞仍然容易受到宿主免疫系统的异体排斥。最常用的方案是通过基因敲除NK细胞中HLA-I类分子（B2M基因）并表达单链HLA-E分子，用以逃逸宿主T细胞、NK和巨噬细胞的杀伤，并且也能防止移植的NK细胞自相残杀^[7]。

图2 通用型NK细胞策略^[7]

T细胞根据TCR不同而分为αβT细胞和γδT细胞两大类。人外周血淋巴细胞以αβT细胞为主，γδT细胞一般仅占1%-5%。虽然γδT细胞占比少，但是γδT细胞可以通过其细胞表面的NK细胞受体，ADCC效应及其分泌的细胞因子（IFN-γ，TNF-α）等方式直接杀伤肿瘤细胞；且γδT细胞还可以充当抗原提呈细胞激活αβT细胞，或由4-1BB共刺激途径诱导NK细胞的抗肿瘤细胞毒性等，进而实现对肿瘤的间接杀伤。且γδT细胞在同种异体细胞移植时不会存在GvHD风险，因此安全性更高。而CAR-γδT除了具有天然的抗肿瘤作用外，还能通过CAR分子进一步特异性识别肿瘤相关抗原，发挥直接杀伤肿瘤作用。

图3 γδT细胞抗肿瘤机制^[9]

参考文献

[1] Ruella, Marco et al. Mechanisms of resistance to chimeric antigen receptor-T cells in haematological malignancies. Nature reviews. Drug discovery vol. 22,12 (2023): 976-995.

[2] Benjamin, R. et al. UCART19, a first-in-class allogeneic anti-CD19 chimeric antigen receptor T-cell therapy for adults with relapsed or refractory B-cell acute lymphoblastic leukaemia (CALM): a phase 1, dose-escalation trial. Lancet Haematol. 9, e833–e843 (2022)

[3] Eyquem, J. et al. Targeting a CAR to the TRAC locus with CRISPR/Cas9 enhances tumour rejection. Nature 543, 113–117 (2017).

[4] Mo, F. et al. Engineered of-the-shelf therapeutic T cells resist host immune rejection. Nat. Biotechnol. 39, 56–63 (2021).

[5] Nitsche, A. et al. Cytokine profiles of cord and adult blood leukocytes: diferences in expression are due to diferences in expression and activation of transcription factors. BMC Immunol. 8, 18 (2007)

[6] Merino, Aimee et al. Advances in NK cell therapy for hematologic malignancies: NK source, persistence and tumor targeting. Blood reviews vol. 60, 101073 (2023).

[7] Berrien-Elliott, Melissa M et al. Allogeneic natural killer cell therapy. Blood vol. 141,8 (2023): 856-868.

[8] Sadeqi Nezhad, et al. Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) Provide a Potentially Unlimited T Cell Source for CAR-T Cell Development and Off-the-Shelf Products. Pharmaceutical Research. 38 (2021).  

[9] Yuan Song, et al. Targeting Cytokine Signals to Enhance γδT Cell-Based Cancer Immunotherapy. Front. Immunol., (2022)

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