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前言
近年來(lái),腫瘤免疫療法已經(jīng)成為了抗癌領(lǐng)域的一大熱點(diǎn),腫瘤免疫治療實(shí)際上分為兩大類(lèi):
一種把腫瘤的特征“告訴”免疫細胞,讓它們去定位,并造成殺傷;
另一種是解除腫瘤對免疫的耐受/屏蔽作用,讓免疫細胞重新認識腫瘤細胞,對腫瘤產(chǎn)生攻擊(一般來(lái)說(shuō),腫瘤細胞會(huì )巧妙偽裝,逃脫免疫的監視)。
第一種情況,因為要利用機體自身的免疫細胞,因此,目前多為免疫細胞治療;后一種主要是阻斷被屏蔽的免疫信號,因此,多為小分子藥物和抗體藥物,如大家熟知的PD-1/PD-L1一類(lèi)。當然,還有其它類(lèi)別,甚至聯(lián)合應用效果更好。
而第一種情況(免疫細胞治療)一直是研究的熱點(diǎn),包括LAK、DC、CIK、DC-CIK、CAR-T、TCR-T、NK、CAR-NK以及腫瘤浸潤性淋巴細胞(TILs)等等。但是經(jīng)過(guò)十數年的研究,眼下效果出色且最新的是CAR-T和TCR-T這兩種細胞治療方法。目前,多項 TCR-T治療的臨床研究正在開(kāi)展,現有結果表明TCR-T具有較好的治療效果,但也存在副作用等問(wèn)題亟需解決。綜上所述,本文將聚焦TCR-T治療的臨床研究進(jìn)展、目前面臨的挑戰以及未來(lái)發(fā)展的方向。
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發(fā)展歷史
2002年Rosenberg團隊率先發(fā)現,從黑色素瘤中分離出的腫瘤浸潤淋巴細胞(Tumor infiltrating lymphocyte,TIL)經(jīng)體外擴增回輸后,可以特異性殺傷腫瘤細胞。但是在其他腫瘤中,TIL往往不易獲取且體外擴增時(shí)間長(cháng),擴增后多為終末分化的T細胞,持續抗腫瘤效果較弱。在這樣的背景下,人們探究能否在正常外周血淋巴細胞(Peripheral blood lymphocyte,PBL)上導入已知的抗原特異性TCR基因進(jìn)行治療,這便是TCR-T細胞治療的由來(lái)。
2006年Rosenberg小組在Science上發(fā)表的一篇文章顯示,經(jīng)基因修飾的TCR-T細胞在黑色素瘤的治療中顯示了較好的應用前景——參與試驗的17名患者中,有2人出現了抗腫瘤響應,該研究首次證明了基因改造TCR用于腫瘤治療的可行性。
TCR-T技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了四次迭代:
01
第一代TCR-T是從患者T細胞中分離出腫瘤抗原特異性識別的T細胞亞群,經(jīng)體外擴增后回輸治療。由于這種T細胞克隆數量極少,個(gè)體差異很大,因此很難產(chǎn)業(yè)化。
02
第二代TCR-T是通過(guò)克隆上述腫瘤抗原特異性識別的T細胞,獲取其TCR基因序列,再轉導至患者的外周T細胞上,這種方法使得TCR-T產(chǎn)業(yè)化成為可能。
03
第三代TCR-T是通過(guò)優(yōu)化TCR的親和力,使其能夠更好地識別腫瘤抗原,再將其轉導至患者T細胞上,整體提高TCR-T的成藥性。
04
第四代TCR-T是靶向腫瘤新抗原(neoantigen)的高特異性細胞療法,腫瘤應答和安全性都大幅提高。
3
關(guān)于TCR-T療法
TCR-T的全稱(chēng)是“T細胞受體工程化T細胞療法”,同屬新型細胞免疫療法。主要通過(guò)基因編輯技術(shù),將能特異性識別腫瘤抗原的T細胞受體(TCR)基因導入患者自身的T細胞內,使其表達外源性TCR,從而具有特異性殺傷腫瘤細胞的活性。
T淋巴細胞被譽(yù)為人體內的“戰士”,在人體血液、淋巴和周?chē)M織器官發(fā)揮免疫功能,能夠抵御和消滅腫瘤細胞。但在腫瘤細胞逃逸過(guò)程中,T細胞卻不能很好地識別殺傷腫瘤細胞。
TCR(T cell receptor)是T細胞表面的特異性受體,以非共價(jià)鍵與CD3結合,形成TCR-CD3復合物,通過(guò)識別并結合MHC呈遞的抗原從而激活T細胞,促進(jìn)T細胞的分裂與分化。TCR-T療法是向正常外周血淋巴細胞上導入已知的抗原特異性TCR基因進(jìn)行治療的一種療法。普通T細胞中引入新的基因,使得改造過(guò)的T細胞能夠表達有效識別腫瘤細胞的TCR,從而引導T細胞殺死腫瘤細胞。
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CAR-T療法&TCR-T療法之異同
1 TCR-T與CAR-T療法之同
(1).其一在于都是通過(guò)基因改造的手段提高T細胞受體對特異性癌癥細胞抗原的識別能力和進(jìn)攻能力,因此都被統稱(chēng)為“T細胞受體重新定向”技術(shù)(T cell receptor redirection);
(2).其二是治療流程類(lèi)似,都是對患者自身的T淋巴細胞進(jìn)行體外改造,然后回輸到患者體內。
2 TCR-T與CAR-T療法之異
TCR-T與CAR-T療法不同之處,就在于對腫瘤細胞的識別機制。兩者雖然都是對患者的T細胞進(jìn)行體外改造,再回輸至患者體內,但CAT-T依靠的是人工設計的單鏈抗體片段(CAR),只能識別腫瘤表面的抗原,通過(guò)胞內共刺激分子傳遞信號,進(jìn)而激活T細胞。
而TCR-T則更類(lèi)似于人體中天然的T細胞,主要依靠親和力優(yōu)化的或者是純 天然的TCR識別腫瘤MHC分子呈遞的抗原,通過(guò)TCR-CD3復合物向胞內傳遞刺激信號[3]。因此,TCR-T不光能夠識別腫瘤表面的抗原,更能夠識別腫瘤內部成百上千個(gè)抗原。正是這點(diǎn),使TCR-T更適合應用于實(shí)體瘤治療。
此外,由于CAR-T療法在臨床應用過(guò)程中面臨的最 大挑戰就是其毒副作用,如細胞因子釋放綜合征(CRS)和免疫效應細胞相關(guān)性神經(jīng)**綜合征(ICANS)[1]。而TCR-T的TCR更多是天然全人源的,從根本上降低了細胞**的風(fēng)險。
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TCR-T療法的挑戰
1 靶點(diǎn)/抗原篩選
高效的TCR篩選及開(kāi)發(fā)是這個(gè)領(lǐng)域共同的挑戰。人類(lèi)腫瘤抗原主要分為兩類(lèi):腫瘤相關(guān)抗原(癌-睪丸(CT)抗原、過(guò)表達抗原、分化抗原)和腫瘤特異性抗原(新抗原、腫瘤病毒抗原)。雖然TCR-T可以針對所有腫瘤抗原,但目前已經(jīng)獲得證明其安全有效的靶點(diǎn)仍然有限,目前大部分TCR-T臨床試驗針對的靶點(diǎn)是癌-睪丸抗原和腫瘤病毒抗原,其中最多的是NY-ESO,開(kāi)發(fā)數量占比高達37%,后來(lái)者應警惕不要在該靶點(diǎn)上扎推。
篩選最 佳親和力閾值的TCR也是一個(gè)難點(diǎn),一方面需要盡可能篩選出那些對抗原具有高親和力的TCR以增強免疫反應,但也需要控制其親和力,超生理的TCR親和力會(huì )損傷T細胞,對TCR的pHLA結合特性的修飾會(huì )導致針對自身抗原不可預測的交叉反應,可能導致嚴重的不利事件。
最新一代針對新抗原的TCR-T技術(shù)的挑戰在于如何有效識別這類(lèi)抗原。Kite Pharma公司在細胞群和單細胞層面采用HTS-IR技術(shù)以及TraCeR和單細胞TCRseq等計算生物學(xué)方法,用于重建TCR和鑒定具有免疫原性的新抗原;國內的泛恩生物和可瑞生物則是利用流式分選患者腫瘤抗原特異性的T細胞,然后利用單細胞技術(shù)快速獲得識別這類(lèi)抗原的TCR基因,再將其導入患者外周T細胞用于治療。這些探索為分析T細胞的多樣性、動(dòng)力學(xué)提供了新的工具,更多工具仍需生物信息學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
除此之外,TCR必須與患者的人類(lèi)白細胞抗原(HLA)等位基因相匹配才能識別這些pMHC并殺傷癌細胞,所以篩選合適的HLA配型也非常重要,這也是為什么國外的TCR-T不能直接在國內應用的原因之一。
2 安全性和質(zhì)控
TCR-T脫靶產(chǎn)生的**反應以及其他不良反應,需要完善的質(zhì)量驗證體系來(lái)驗證;外源TCR與內源TCR鏈間的錯配所帶來(lái)的不確定性和安全性風(fēng)險仍應引起高度關(guān)注,目前多種TCR改構策略均各有利弊。
TCR 鏈表達載體的設計、元件的選擇、序列的優(yōu)化等多種方案可作為提高受體表達質(zhì)量的重要輔助手段。
3 生產(chǎn)體系和成本
TCR-T產(chǎn)品在生產(chǎn)原材料、生產(chǎn)工藝、過(guò)程控制、輔料、包裝容器、穩定性等方面與CAR-T 細胞產(chǎn)品有相似之處,在質(zhì)量評價(jià)方面可參考相關(guān)的指導原則和考慮要點(diǎn),如國內《細胞治療產(chǎn)品研究與評價(jià)技術(shù)指導原則(試行)》、《細胞治療產(chǎn)品申請臨床試驗藥學(xué)研究和申報資料的考慮要點(diǎn)》及國外如美國FDA和歐盟EMA先進(jìn)療法相關(guān)的指導原則。
TCR-T的生產(chǎn)成本占到TCR-T總成本的近80%,如何降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)產(chǎn)能,對于提高產(chǎn)品上市用于患者的可及性,是非常關(guān)鍵的。在細胞治療領(lǐng)域,產(chǎn)品定價(jià)一直是備受關(guān)注、討論不絕的話(huà)題。Kymriah定價(jià)47.5萬(wàn)美元/療程,Yescarta定價(jià)37.3萬(wàn)美元/療程,價(jià)格高昂似乎已被看作細胞治療的標簽。成本確實(shí)是個(gè)問(wèn)題,但隨著(zhù)市場(chǎng)規模擴大,研發(fā)和工藝各個(gè)環(huán)節上的改善,成本下降是必然趨勢,這是整個(gè)行業(yè)一起努力的方向。
4 克服免疫逃逸
腫瘤免疫逃逸是指腫瘤細胞通過(guò)多種機制逃避機體免疫系統識別和攻擊,從而得以在體內生存和增殖的現象。實(shí)體瘤本身具有復雜的免疫抑制微環(huán)境和內在異質(zhì)性的特點(diǎn),當前TCR-T誘導持久的反應仍然具有挑戰性。參考CAR-T的解決方案:
一是通過(guò)修飾T細胞讓其釋放細胞因子從而抵消腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制因子;
二是與腫瘤微環(huán)境(TME,腫瘤微環(huán)境中有很多細胞,包括腫瘤細胞、成纖維細胞、免疫細胞、各種信號分子和細胞外基質(zhì)等,腫瘤微環(huán)境顯著(zhù)影響著(zhù)腫瘤的診斷、生存結局和臨床治療敏感性,不同腫瘤組織的微環(huán)境都有著(zhù)各自的特點(diǎn))抑制劑聯(lián)用。
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研發(fā)進(jìn)展
2022年1月25日,Kimmtrak(tebentafusp-tebn)是由Immunocore公司研發(fā)的免疫療法,近日獲得美國FDA批準上市。用于 HLA-A*02:01 陽(yáng)性的無(wú)法切除或轉移性葡萄膜黑色素瘤(mUM)成人患者。
Kimmtrak的獲批成就了多個(gè)“第一”,成為具有里程碑意義的重大突破:
第一個(gè)獲得FDA批準的TCR-T療法;
第一個(gè)獲批FDA監管批準的治療實(shí)體瘤的雙特異性T細胞接合器;
第一個(gè)也是目前唯一獲得FDA批準治療不可切除性或轉移性葡萄膜黑色素瘤的療法。
1 國際進(jìn)展
全球TCR-T療法主要瞄準了實(shí)體瘤市場(chǎng),在國際上已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。據不完全統計,目前國內外已上市一款產(chǎn)品Kimmtrak,處于臨床以上階段的藥物53個(gè),大部分處于I/II期和臨床前的早期階段,適應證包括轉移性非小細胞肺癌、肝細胞癌、多發(fā)性骨髓瘤、軟組織肉瘤、頭頸癌、黑色素瘤、脂肪肉瘤、宮頸癌等。
1、Adaptimmune
Adaptimmune成立于2008年,2015年5月于納斯達克上市,截至2021年7月30日市值5.55億美元。
公司獨特的SPEAR(Specific Peptide Enhanced Affinity Receptor)T細胞平臺能通過(guò)對T細胞的改造,讓T細胞可以靶向和摧毀包括實(shí)體瘤在內的多種惡性腫瘤細胞。公司首 個(gè)產(chǎn)品NY-ESO已經(jīng)轉讓給GSK,GSK擁有全球的獨家研發(fā)和推廣權。目前公司產(chǎn)品MAGE-A4處于臨床II期,AFP處于臨床I期。
2、Adaptive
Adaptive Biotechnologies成立于2009年,最初的名字為Adaptive TCR Corporation,是一家通過(guò)利用適應性免疫系統的固有生物學(xué)來(lái)改變疾病的診斷和治療的公司。
2019年1月,Adaptive與羅氏旗下的Genentech達成合作。Adaptive將使用其研究性TCR發(fā)現平臺來(lái)篩選患者體內最 佳的TCR,Genentech則將根據Adaptive提供的生物信息來(lái)設計和制造TCR-T藥物,Adaptive Biotechnologies一躍成為了TCR-T領(lǐng)域的明星公司。其擁有的TruTCR篩查平臺可通過(guò)免疫測序和其他技術(shù)來(lái)鑒定和表征有效結合靶抗原的TCR。
3、MediGene
Medigene成立于1994年,是一家總部位于德國慕尼黑的生物技術(shù)公司,致力于開(kāi)發(fā)TCR-T和DC**。
4、TCR2
TCR2 Therapeutics成立于2015年,并在當年10月完成了4450萬(wàn)美元的A輪融資,2019年2月納斯達克上市。
公司就像它的名字一樣,重點(diǎn)發(fā)展TCR療法。TCR2有一項其獨有的技術(shù)優(yōu)勢,即TRuCTM平臺,優(yōu)勢在于可以不通過(guò)HLA匹配,本身就包括完整的TCR復合體。通過(guò)將腫瘤抗原結合體如scFV、sdAb和Fab等直接連接到TCR復合體上,新的結構能夠在不需要HLA的情況下識別腫瘤細胞表面高度表達的抗原,利用完整的TCR機制來(lái)激活T細胞功能。目前公司有一款TCR-T產(chǎn)品處于臨床I期試驗。
5、RootPath
RootPath是一家臨床前階段生物技術(shù)公司,利用世界領(lǐng) 先的超高通量的DNA片段組裝和基因合成技術(shù),率先開(kāi)發(fā)了合成免疫學(xué)平臺,這一平臺使得個(gè)體化、多克隆、腫瘤反應性TCR-T治療成為可能。
RootPath 的技術(shù)可以同時(shí)解決三個(gè)問(wèn)題:
1)用多個(gè)TCR 避免逃逸;
2)用自體TCR要保證安全;
3)用外周血T細胞作為載體保證T細胞的功能。
RootPath目前主要關(guān)注的是中等免疫原性的實(shí)體瘤,包括結直腸癌、非小細胞肺癌,頭頸癌、胃癌。
2 國內進(jìn)展
國內TCR-T臨床申請數量位居全球第二,國內布局TCR-T企業(yè)有香雪精準、天科雅、可瑞生物、優(yōu)替濟生、深圳因諾免疫、廣州來(lái)恩生物醫藥、北京可瑞生物,其中香雪生命的高親和TCR-T新藥TAEST16001已獲得國內首 個(gè)TCR-T臨床試驗許可。
1、香雪精準
香雪精準醫療技術(shù)有限公司(XLifeSc)成立于2015年,是以細胞免疫治療為切入點(diǎn),具有國際領(lǐng) 先水平的前沿生物技術(shù)的醫藥企業(yè)。XLifeSc主要致力于研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權的針對腫瘤的特異性T細胞過(guò)繼免疫治療的新方法(TCR-T免疫治療技術(shù)),該技術(shù)具有手段創(chuàng )新性、獨特性和高效性,達到國際先進(jìn)水平。XLifeSc已建立了從TCR-T 產(chǎn)品研發(fā)、制備、質(zhì)控、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化到臨床轉化的全覆蓋的研發(fā)平臺,有覆蓋絕大部分群體基因型的產(chǎn)品管線(xiàn)。
目前XLifeSc已成功開(kāi)發(fā)了抗原特異性高親和性T細胞受體轉導的自體T細胞療法(TAEST),第一款產(chǎn)品TAEST16001注射液已獲得國家藥監局批準進(jìn)入新藥臨床試驗,是中國首 個(gè)進(jìn)入注冊制臨床試驗的TCR-T細胞藥品。
2、天科雅
天科雅專(zhuān)注于腫瘤免疫細胞治療的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,其TCR/CAR-T開(kāi)發(fā)平臺,病毒和細胞改造及生產(chǎn)技術(shù)平臺處于國際領(lǐng) 先地位。
該公司有三大平臺:
1)TRUST平臺,使用包括單細胞測序、轉錄組數據分析等工具,同步分析TCR的轉錄水平與功能性作用來(lái)降低假陽(yáng)性率,目前公司利用TRUST平臺篩選出超過(guò)20個(gè)新靶點(diǎn)TCR;
2)CHECK-T技術(shù)平臺,利用病毒改造T細胞。在病毒中加載兩條序列,分別表達TCR和對抗腫瘤微環(huán)境、減輕免疫抑制的組件,再轉染T細胞做成TCR-T產(chǎn)品;
3)TURBO-T應對腫瘤的異質(zhì)性難題,在TCR-T產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中加載腫瘤微環(huán)境修復因子,激發(fā)體內免疫以對抗腫瘤異質(zhì)性。
公司第一批進(jìn)入臨床試驗的管線(xiàn)針對的是因病毒感染而引發(fā)的腫瘤,如EBV、HPV,目前處于IIT階段。
3、可瑞生物
可瑞生物由多位北大校友和留學(xué)歸國人員共同創(chuàng )立,致力于抗腫瘤免疫治療技術(shù)的研發(fā)、基因編輯產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和服務(wù),以及遺傳疾病基因治療的探索。
現有的TCR優(yōu)化需要經(jīng)歷復雜、繁瑣的體外突變文庫建立、噬菌體展示和親和力優(yōu)化等環(huán)節,而且并不能得到最優(yōu)的治療性TCR。針對這些瓶頸,可瑞生物發(fā)展出了TCR親和力優(yōu)化技術(shù)SMART-TCR,簡(jiǎn)化并改進(jìn)了現有的TCR方案。
SMART-TCR系統也是分為三個(gè)模塊:
1)制備TCR的多樣性庫;
2)通過(guò)陽(yáng)性選擇獲得高親和力的TCR;
3)通過(guò)陰性選擇排除非特異性的TCR。
SMART-TCR系統有兩個(gè)典型特點(diǎn):
1)整個(gè)系統的效率很高,它是一個(gè)閉環(huán)運行的閉環(huán)系統,可以連續進(jìn)行多輪次的親和力進(jìn)化,把親和力逐步提高,整個(gè)系統運行的時(shí)候,需要的人力比較少。
2)公司在系統里整合了非特異性排除的模塊,這使得從系統輸出的TCR既提高了親和力,同時(shí)又不會(huì )對人正常抗原發(fā)生非特異反應。
公司于2021年下半年啟動(dòng)“晚期宮頸癌TCR-T細胞產(chǎn)品”的患者招募,啟動(dòng)針對結直腸癌/胰 腺癌的IIT準備,并有MAGE、AFP和多種靶點(diǎn)的雙特異性TCR蛋白藥產(chǎn)品在研。
4、優(yōu)替濟生
優(yōu)替濟生的策略是基于細胞工程技術(shù)平臺,對T細胞本身進(jìn)行改造,同時(shí)通過(guò)反轉腫瘤微環(huán)境來(lái)讓TCR-T或CAR-T更好地發(fā)揮作用,避免免疫逃逸問(wèn)題。公司的核心技術(shù)LACO-stim旨在通過(guò)反轉腫瘤微環(huán)境來(lái)增強T細胞功能,如將PD-L1/PD-1抑制性免疫微環(huán)境的信號轉換為T(mén)細胞的“第二信號”,不但解除了微環(huán)境對T細胞的抑制作用,還使得T細胞具有更強的殺傷能力和更長(cháng)的持久性。
優(yōu)替濟生優(yōu)先開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品選擇了四個(gè)相對安全的靶點(diǎn):CD19、NY-ESO-1、Mesothelin、HER2,適應癥涵蓋血液瘤和實(shí)體瘤,產(chǎn)品均處于臨床前的藥物發(fā)現階段。
7
未來(lái)展望
Immunocore和Adaptimmune 已經(jīng)由新銳成長(cháng)為了領(lǐng)頭羊,國內外醫藥巨頭諾華、恒瑞、復星也悄然布局,TCR-T對于實(shí)體瘤的效果值得期待,雖然還有不足之處,但隨著(zhù)技術(shù)的革新和積累,讓我們看到人類(lèi)距離攻克癌癥的那天越來(lái)越近。
*聲明:因筆者水平有限,內容及統計中如有不足之處,歡迎補充及指正。
參考資料:
1.https://www.immunocore.com/news/immunocores-tebentafusp-demonstrates-superior-overall-survival-compared-investigators-choice-phase-3-clinical-trial-patients-pre.2.https://www.adaptimmune.com/investors-and-media/news-events/press-releases/detail/172/spear-t-cells-targeting-mage-a4-demonstrate-new-responses
3.https://mp.weixin.qq.com/cgi-bin/home?t=home/index&token=1978502775&lang=zh_CN4.https://www.labiotech.eu/trends-news/tcr-therapy-anocca/5.https://www.biospace.com/article/immunocore-s-tcr-bispecific-earns-breakthrough-designation-from-fda-for-ocular-cancer/
6.https://ir.immunocore.com/static-files/71d9be4d-bf60-4148-84ba-9e7560962ce4
7.頭豹《2021年中國TCR-T療法研究進(jìn)展與應用前景探析》
8.生輝:消退實(shí)體瘤,疾病控制率100%,這家將CAR與TCR結合的公司有何不同?
9.各家公司官網(wǎng)
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