2011年,Carl June和他的团队报道了一例使用自体抗CD19 CAR-T细胞(CART19)成功治愈的一名慢性淋巴细胞白血病(CLL)病患。该研究引发免疫肿瘤学研究领域的热潮,自此以后,CAR-T细胞免疫疗法为许多绝望白血病患者带来了新的希望。
过继性T细胞免疫疗法已成为免疫学研究的最前沿。这里,我们回顾最近在CAR-T细胞研究领域里的一系列重要进展,并探讨从实验室到临床采用T细胞疗法的深远意义。
设计更好的T细胞
在用作临床治疗之前,CAR-T细胞是在实验室里研制的。从患者身上分离出来原代人T细胞,进行激活、扩增和遗传修饰,以表达体外识别所选抗原的CARs。在这个阶段,有许多因素需要加以考虑,其中包括靶点选择和遗传修饰的方法。
1、靶点选择
CARs是合成的跨膜受体,其含有赋予抗原特异性的抗体的胞外scFv结构域,和一种细胞内组分,这种细胞内组分通常包括CD3ζ和协同刺激(比如CD28、4-1BB、OX-40)信号域,以模拟T细胞信号(图1)。在抗原识别后,CAR-T细胞被激活并启动它们的效应子功能,比如细胞因子的产生和细胞毒性,其最终导致任何表达靶点抗原细胞的消除。由于肿瘤抗原通常也在非恶性细胞上表达,因此,靶点选择在CAR-T细胞设计是一项挑战。
最基本的CAR-T细胞能靶向单一的肿瘤特异性抗原从而用于血癌治疗。比如靶向在B细胞淋巴瘤和淋巴细胞白血病上表达的CD19的工程化T细胞,以及靶向在急性髓系白血病(AML)和其他血液系统恶性肿瘤上过度表达的CD123(IL3RA)的工程化T细胞。
2、遗传修饰
通过对T细胞遗传修饰表达CAR,其被重新定向至一特定的靶点。最常用的遗传修饰T细胞的方法是使用病毒(比如γ-逆转录病毒或慢病毒)的载体,这些工程化载体可以携带CAR构建体。简言之,T细胞被激活,然后用可将其携带的物质释放进细胞的病毒颗粒进行转导,从而导致CAR构建体插入转导的T细胞基因组里(图2)。
3、新概念
CAR-T细胞设计的前沿研究中不断有各种令人兴奋的新概念提出。特别令人感兴趣的是递送:如何有效地将T细胞递送到肿瘤中,以及工程化的T细胞能够在体内传送些什么物质给肿瘤。
这些新的概念可以改进治疗效果,但有些也可能增加治疗成本。由于T细胞疗法已经成本过高,因此需要进行各项临床试验来确定将这些新概念从实验室应用到临床是否有意义。